Углекислый газ, он же углекислота, он же двуокись углерода…

Диоксид кремния — соединение с массовым использованием в медицине, косметологии, пищевой и фармакологической сферах. Влияние диоксида кремния является безопасным для человека, потому вещество является полностью разрешенным в любой стране. Относится к одним из самых распространенных эмульгаторов и применяется для устранения слёживания. E551 считается достаточно изученным,

Описание

Пищевая добавка Е290 – это консервирующее вещество, а также замораживающий и охлаждающий агент, подкислитель и экстрагент, пропеллент. Представляет собой бесцветный газ с защитными свойствами. Он обладает кисловатым вкусом и запахом. Плотность вещества в полтора раза выше, чем у воздуха. Пищевая добавка отлично растворяется в воде. В природе диоксид углерода встречается в минеральной воде в низкой концентрации – около 0,03 % от общего объема. Но в промышленных целях пищевую добавку получают химическим путем при спиртовом брожении, сжигании кокса и обжиге известняка.

История рождения шампанского

Шампанское, как отдельный тип вина, которому присуще неповторимые свойства – громкий выстрел при откупоривании бутылки, эффектное вспенивание в фужере за счёт выделения пузырьков СО2 и их продолжительная «игра» — родилось в XVII веке во Франции. Пьер Периньон — монах, искусный винодел с уникальной вкусо-обонятельной памятью, досконально изучивший виноградники провинции Шампань был в 1670 году приглашён руководить винодельями Отвильерского аббатства. Именно он разработал технологию получения белого вина из красного винограда, используемого для приготовления игристых вин, описал, как нужно ухаживать за напитком, придумал закупоривать бутылки с готовым шампанским пробками из срезанной коры пробкового дуба, произраставшего в аббатстве.

Спустя 100 лет (в 1772 году), французским виноделом Филиппе Клико была основана легендарная марка – сегодняшний мировой лидер по производству шампанского «Вдова Клико Понсарден». Сын Филиппе Клико – Франсуа умер в 1805 году и завещал бизнес молодой жене. Госпожа Клико обладала редким умом, огромной энергией и ярко выраженными лидерскими способностями, благодаря которым уже в 1808 году шампанское «Вдова Клико» приобрело мировую известность.

В 1858 году учёный-химик Монмене выпускает в свет научный труд, посвященный технологии изготовления игристых вин. С XIX века шампанское начали производить повсеместно.

Применение

Пищевая добавка натрия гидрокарбонат – не просто знакомый продукт в красно-желтой пачке, который можно найти на любой кухни. Каждая хозяйка хоть раз добавляла соду в процессе приготовления блюд – например, в выпечку.

Вещество активно используется в пищевой промышленности:

  • В качестве разрыхлителя в производстве мучных кондитерских изделий – позволяет увеличить объем теста и улучшить вкусовые качества готовой продукции;
  • Как разрыхлитель в продуктах детского питания;
  • Для защиты от комкования и слеживания в производстве сухого молока, какао и продуктов на их основе;
  • В изготовлении колбасных и мясных изделий;
  • Для правильного удаления кожуры с фруктов при консервации.

Однако этой отраслью дело не ограничивается – сода крайне популярна в других областях производства:

  • В антибиотиках и препаратах против туберкулеза;
  • Встречается в лекарствах от аритмии, воспаления легких и бронхов;
  • Является составляющей растворов для промывания ожогов, полоскания рта и лечения конъюктивита;
  • Входит в состав зубной пасты как отбеливающий компонент;
  • Используется в изготовлении лосьонов и масок для лица – подсушивает кожу, избавляет от акне.
Читайте также:  Химиотерапия: как правильно питаться во время лечения?

Как видите, перечень достаточно широк – это обусловлено уникальными особенностями продукта, которые стоит обсудить подробнее.

Химические свойства

Silicondioxide, диоксид кремния или е551 (индекс соединения) — это кристаллическое бесцветное вещество без запаха и с высокой твердостью. Представляет собой двуокись кремния. Его основная польза заключается в стойкости перед кислотами и водой, что объясняет широкую область применения диоксида кремния.

В естественных условиях встречается в большинстве горных пород, а именно:

  • Топазе;
  • Морине;
  • Агате;
  • Яшме;
  • Аметисте;
  • Кварце.

При повышении температуры свыше обычной вещество вступает в реакцию с щелочными структурами, а также имеет свойство растворяться в плавиковой кислоте.

В природе существует три вида диоксида кремния:

  • Кварц;
  • Тридимит;
  • Кристобалит.

В своем аморфном состоянии вещество является кварцевым стеклом. Но с повышением температуры диоксид кремния меняет свойства, после чего превращается в коэсит или стишовит. В индустрии питания и медицине может применяться в разном виде, в зависимости от продукта и назначения.

Кристаллическая форма — самая широко распространенная, если речь идет о добыче в природных условиях. Содержится во многих минералах. В основном применяется в строительной сфере, при выплавке стекла или керамики. Добавляется в бетон для укрепления структуры, повышения однородности и вязкости. В строительстве, где используется кристаллическая форма, чистота диоксида не играет особой роли.

Порошкообразная или аморфная форма — в природе встречается крайне редко. Преимущественно как кизельгур, который образуется на морском дне. Для современного производства вещество синтезируется в искусственных условиях.

Коллоидная форма — массово используется в медицине. Чаще всего применяется как энтеросорбент и загуститель. Также массово используется в косметологической сфере и продуктах питания.

Диоксид углерода

Диоксид углерода – химическое соединение, которое образуется при взаимодействии кислорода и углерода, данное вещество также называется углекислым газом, двуокисью углерода или угольным ангидридом.

Свойства диоксида углерода, получение

Как известно, углекислый газ содержится в атмосфере Земли, это соединение выделяется в воздух как результат процесса дыхания животных и человека.

Растения поглощают двуокись углерода в процессе фотосинтеза, то есть в светлое время суток, а ночью также выделяют его.

Кроме того, диоксид углерода содержится в минералах, и определенное его количество должно непременно присутствовать в клетках организма человека и животных, так как он, к примеру, поддерживает и регулирует тонус сосудов.

По своим физическим свойствам диоксид углерода представляет собой бесцветный газ, не наделенный запахом, но имеющий слегка кисловатый вкус. При сильном охлаждении он способен кристаллизоваться, превращаясь в так называемый «сухой лед», которому человечество нашло немало способов применения.

Химические свойства диоксида углерода следующие:

  • он прекрасно растворяется в воде, образуя при этом угольную кислоту;
  • при взаимодействии со щелочами углекислый газ образует карбонаты и гидрокарбонаты;
  • вступает в реакции нуклеофильного присоединения и электрофильного замещения;
  • не поддерживает горения, в нем могут гореть лишь некоторые активные металлы (например, магний).

В природе углекислый газ существует как результат окислительных реакций в живых организмах и в минералах. В промышленных масштабах диоксид углерода получают одним из нескольких способов:

  • Углекислый газ синтезируется как побочный продукт химических процессов (например, при разложении природных карбонов) или производства алкогольных напитков;
  • Диоксид углерода получают с помощью абсорбирования дымовых газов карбонатом калия или моноэтаноламином;
  • Существуют специальные установки по разделению воздуха в качестве побочного продукта во время производства кислорода, азота и аргона;
  • Небольшое количество диоксида углерода можно получить в лабораторных условиях как результат взаимодействия карбонатов или гидрокарбонатов с кислотами;
  • Для получения углекислого газа для приготовления напитков зачастую используется реакция соды и лимонной кислоты – именно так появились первые газированные напитки, первенство приготовления которых принадлежит аптекарям.
Читайте также:  Продукты с высоким содержанием фосфора

Как применяется диоксид углерода

К настоящему времени диоксид углерода активно используется во многих сферах и отраслях промышленности:

  • Пищевая индустрия применяет углекислый газ в качестве консерванта или разрыхлителя, маркируемого как Е290. Эту добавку можно встретить в хлебобулочной продукции, безалкогольных и алкогольных напитках – именно благодаря угольному ангидриду существуют газировки и лимонады, пиво и шампанское. Кроме того, диоксид углерода используют в качестве защитного газа во время транспортировки и хранения некоторых пищевых продуктов;
  • В системах пожаротушения и огнетушителях содержится жидкая углекислота;
  • В процессе сварки проволокой в роли защитной среды выступает углекислый газ, правда, высокие температуры провоцируют диссоциацию соединения с выделением кислорода;
  • Пневматическое оружие снабжается баллончиками с углекислотой, а авиамоделирование в качестве источника энергии для двигателей также применяет именно диоксид углерода;
  • «Сухой лед» – кристаллическое состояние углекислого газа – используется для заморозки и хранения пищевых продуктов питания, в медицине для избавления от дефектов кожи (например, бородавок) и излишней пигментации, в качестве хладагента в лабораторных условиях и розничной торговле.

Как влияет диоксид углерода на организм человека

Как пищевая добавка углекислый газ признан «условно безопасным» и разрешен к использованию практически во всех странах мира, в том числе и в России.

Тем не менее, по утверждению специалистов, чрезмерное употребление, например в составе газированных напитков, диоксида углерода, вред которого заключается в способности увеличивать всасываемость кишечника, может привести к следующим неприятным последствиям:

  • быстрое опьянение в результате употребления газированных алкогольных напитков;
  • вздутие живота и отрыжка;
  • существуют данные, что сильногазированные напитки способны вымывать кальций из костей.

Медики настоятельно рекомендуют отказаться от употребления газированных напитков людям, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта.

Несмотря на то, что углекислый газ нетоксичен, повышение его концентрации во вдыхаемом воздухе может быть опасным.

При незначительном увеличении уровня углекислого газа человек ощущает слабость и сонливость, если же наблюдаются такие симптомы как удушье, головокружение, расстройства слуха или даже потеря сознания – концентрация двуокиси углерода в воздухе чрезмерна.

Вред диоксида углерода в этом случае будет заключаться в гиперкапнии (состоянии, когда концентрация углекислого газа в крови резко возрастает), что может привести даже к смерти от удушья.

Получение диоксида углерода

Существует несколько способов получения диоксида углерода. В промышленности двуокись углерода получают из доломита, известняка – продуктов разложения природных карбонатов, а также из печных газов. Газовую смесь промывают раствором карбоната калия. Смесь поглощает двуокись углерода и превращается в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната нагревают и он, разлагаясь, высвобождает углекислоту. При промышленном методе получения диоксид углерода закачивается в баллоны.

В лабораториях получение диоксида углерода основывается на взаимодействии гидрокарбонатов и карбонатов с кислотами.

Вред какао

Какао способно поддержать здоровье и красоту, но в случае переизбытка в рационе оно будет негативно воздействовать на вес и оказывать чрезмерно возбуждающее действие на нервную систему. Любой продукт, независимо от обилия положительных качеств, следует употреблять умеренно. Эксперты считают, что безопасная доза шоколада составляет 50 г в день [40]. То есть около половины плитки, но с содержанием какао не менее 50%.

Читайте также:  Диета для ленивых. Минус 12 кг за 2 недели: отзывы и варианты меню

Напиток усиливает функции поджелудочной железы, поэтому не рекомендуется для частого употребления людям с повышенной кислотностью желудка. Помните о стимулирующих свойствах какао: как и кофе, незадолго до сна его лучше не пить. Не исключены и аллергические реакции, особенно при частом употреблении, потому лучше ограничиваться двумя чашками напитка в день.

Полезные свойства

Природная газированная вода известна человеку еще с древних времен. Изначально ее использовали только в качестве лечебного средства. Все желающие могли приехать к природному источнику, набрать воды и даже искупаться в ней. В XVIII веке вода начала разливаться в промышленных масштабах. Но поскольку такое предпринимательство оказалось невыгодным, так как жидкость быстро выдыхалась и теряла большую часть своих полезных свойств, было принято решение газировать ее искусственным путем.

Положительное влияние на организм может оказать только газированная минеральная вода. Вред или польза от этого продукта будет зависеть от количества и качества употребляемого напитка. В целом природная минеральная вода назначается врачом в лечебных целях. Не рекомендуется злоупотреблять этим напитком, несмотря на то, что он способствует выработке желудочного сока при пониженной кислотности, поддерживает щелочной баланс, активизирует работу ферментов, предотвращает вымывание кальция из организма.

Помимо природной газированной воды, полезными для организма могут быть и сладкие напитки на основе лекарственных трав («Тархун», «Байкал», «Саяны»).

Вредность и опасность углекислого газа

Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/м3) углекислый газ оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как он тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Помещения, где производится сварка с использованием углекислоты, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе рабочей зоны 9,2 г/м3 (0,5%).

Методы регистрации

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации CO₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта. Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф. Для измерения низких концентраций CO₂ (а также CO) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать газохроматографический метод с метанатором и регистрацией на пламенно-ионизационном детекторе.

Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария.

Вегетация в тропиках практически не зависит от сезона, сухой пояс пустынь 20—30° (обоих полушарий) даёт малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы суши, наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в Южном полушарии в средних широтах находится океан). Поэтому с марта по сентябрь вследствие фотосинтеза содержание СО2 в атмосфере падает, а с октября по февраль — повышается. Вклад в зимний прирост дают как окисление древесины (гетеротрофное дыхание растений, гниение, разложение гумуса, лесные пожары), так и сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа), заметно увеличивающееся в зимний сезон.

Большое количество углекислоты растворено в океане.

Углекислый газ составляет значительную часть атмосфер некоторых планет Солнечной системы: Венеры, Марса.