Kooldioxide wordt ook ‘koolzuur’ genoemd. Koolzuur kan verwijzen naar:
Het zuur van carbonaat, de oplossing van koolstofdioxide in water, zie diwaterstofcarbonaat (H2CO3)
Koolstofdioxide, kooldioxide of koolzuurgas (CO2)
Koolzuur of (di)waterstofcarbonaat is het zuur met als molecuulformule H2CO3. Het ontstaat bij het oplossen van koolstofdioxide in water. Koolzuur is slecht oplosbaar in water en er ontstaat altijd een evenwicht tussen het koolzuur, de CO2 in oplossing, en de CO2 boven de oplossing.
Koolzuur (H2CO3) is niet erg stabiel en valt gemakkelijk weer uit elkaar, zodat bij het aanzuren van carbonaat- of waterstofcarbonaatoplossingen koolstofdioxidegas ontstaat. Bovendien verlaagt de oplosbaarheid van koolstofdioxidegas in water bij een stijgende temperatuur. Door verwarming van koolzuur- en carbonaatoplossingen ontstaan bellen CO2-gas: CO + 2H => CO2 + H2O.
De vorming van koolstofdioxidegas door aanzuren wordt gebruikt in bruistabletten voor het oplossen van geneesmiddelen, vitamines, etc. Deze tabletten worden gemaakt door een vast bicarbonaat en een vast zuur, zoals citroenzuur, samen te persen. Wanneer het bruistablet in water gebracht wordt, lossen beide producten op en ontstaat door de aanzuring koolstofdioxide.
Ook bij verhitting van een bicarbonaat valt de stof uiteen en ontstaat koolstofdioxide. Dit effect wordt gebruikt in bakpoeder of cakemeel. Door de koolstofdioxide die ontstaat in het deeg gaat het gebak in de oven rijzen.
De prik in frisdranken is afkomstig van het inbrengen van CO2 onder druk. Dit proces, waarbij een aanzienlijke hoeveelheid koolzuur ontstaat in de drank, noemt men carboniseren. Bij het openen van de fles frisdrank, valt de overdruk aan CO2 weg, waardoor het koolzuur in de drank langzaam uiteenvalt in CO2 en water. Bellen CO2 worden gevormd die een prikkelend gevoel geven in de mond, wat door veel mensen als aangenaam wordt ervaren (https://nl.wikipedia.org/wiki/Diwaterstofcarbonaat).
Koolstofdioxide, ook kooldioxide of koolzuurgas genoemd, is een anorganische verbinding van koolstof en zuurstof, met als brutoformule CO2. In zuivere toestand is het een kleurloos en geurloos gas dat van nature in de aardatmosfeer voorkomt. De molecule bezit een lineaire geometrie en behoort tot de puntgroep D∞h.
Koolstofdioxide opgelost in water vormt koolzuur of diwaterstofcarbonaat (H2CO3). Soms wordt kooldioxide zelf - foutief - koolzuur genoemd. Kooldioxide wordt veel gebruikt in frisdranken. Het toevoegen van koolstofdioxide onder druk aan dranken voor de prik, wordt carboniseren genoemd. In bier zit koolzuur na vergisting van de maltose uit mout. Het komt ook van nature voor in sommige mineraalwaters.
Koolstofdioxide wordt in sommige typen brandblussers gebruikt om vuur te bestrijden, met name indien water gevaarlijk zou zijn als blusmiddel, doordat het chemische reacties veroorzaakt, stroom geleidt of grote schade kan veroorzaken, zoals in papieren archieven.
Koolstofdioxide werd ontdekt in het begin van de 17e eeuw door de Brusselaar Jan Baptista van Helmont, die het sylvestergas noemde. Hij stelde vast dat na verbranding van houtskool in een gesloten kom, de restmassa kleiner was dan de oorspronkelijke massa. Zijn conclusie was dat het verschil veranderd was in een wilde geest (toen spiritus sylvestre genoemd) of gas.
Koolstofdioxide bestaat uit een centraal koolstofatoom waaraan met dubbele bindingen twee zuurstofatomen zijn gebonden. Derhalve komt koolstof hier voor in zijn hoogste oxidatietoestand (+IV). Koolstofdioxide wordt gevormd bij de volledige verbranding van koolstof of koolstofhoudende verbindingen: C+ O2 +> CO2
Bij afkoeling tot −78°C gaat koolstofdioxide direct over in een vaste stof: droogijs of koolzuursneeuw genoemd. Vast koolstofdioxide ziet er ongeveer uit zoals ijs gevormd uit water. Bij de normale luchtdruk smelt droogijs niet als het verwarmd wordt, maar het sublimeert (verdampt) direct naar de gastoestand. Pas boven een druk van 5,2 bar (de druk in het tripelpunt, zie ook de grafiek hiernaast) smelt droogijs bij -56°C en komt het in de vloeibare fase zonder direct een gas te vormen. Als men bij 15°C de druk verhoogt tot boven de 50 bar, wordt koolstofdioxide vloeibaar.
Er kunnen spectaculaire en toch relatief ongevaarlijke experimenten met vast koolstofdioxide gedaan worden. Als een paar korreltjes in een glas water worden gestrooid verdampt het droogijs door de relatieve warmte van het water. Het water gaat borrelen en er komt een flinke damp uit. Zo lijkt het of het water kookt, terwijl het gewoon op kamertemperatuur blijft of zelfs iets afkoelt. Doordat koolzuurdamp zwaarder is dan lucht loopt de damp vanuit het glas naar beneden. Dit effect wordt vaak op grotere schaal op toneel of televisie gebruikt in nevelmachines (https://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstofdioxide).
voorkomen. Het tripelpunt ligt bij 5,2 bar en bij een verzadigingstemperatuur van –56 °C.
Dit betekent dat kooldioxide als vaste stof ergens aanwezig kan zijn tijdens een lekkage. Als de druk weer oploopt tot boven 5,2 bar wordt het kooldioxide weer vloeibaar. Hierdoor kan een lek in een
kooldioxidesysteem onregelmatig vloeibare of gasvormige CO2 spuiten.
Kooldioxide toegevoegd aan lucht, bijvoorbeeld bij lekkages, gedraagt zich ten opzichte van de
leefeigenschappen van lucht anders dan andere gassen.
Lichaamscellen produceren kooldioxide als afvalproduct van de stofwisseling; extra inspanning levert extra koolzuur, dat via het bloed en de huid wordt afgevoerd. Om kooldioxide af te kunnen voeren moet het lichaam dit naar buiten ‘pompen’. Hierdoor wordt het drukverschil met de ‘afvoerdruk’ van het lichaam kleiner.
Bij toename van de meeste andere ‘vreemde’ gassen in de lucht, worden gassen waaruit de lucht normaal is samengesteld, ook kooldioxide, verdrongen door dat vreemde gas en daalt ook de partiële dampspanning van kooldioxide.
Kooldioxide is zwaarder dan lucht en kan zich ophopen in putten, kelders en andere diepere ruimten.
Kooldioxide heeft de volgende effecten op mensen, gemeten naar volumepercentage in lucht:
0,039 % Kooldioxidegehalte in de atmosfeer op zeeniveau;
0,5 % Wettelijke grenswaarde = 9 000 mg/m3;
1 % Slecht geventileerde drukke (werk)ruimte. Sufheid bij langere blootstelling;
1,5 % Versnellen en verdiepen van de ademhaling;
2 % Licht narcotisch effect, toename van bloeddruk en polssnelheid, afname van het gehoor;
4-5 % Kooldioxidegehalte in uitgeademde lucht. Veroorzaakt naast bovengenoemde effecten ook
duizeligheid, verwarring en een gevoel van ademnood bij langere blootstelling. Uiteindelijk raakt
men bewusteloos. Vanaf een concentratie van 5 % kunnen ook paniekaanvallen voorkomen,
door de invloed van kooldioxide op de amygdala (het limbisch systeem, de middenhersenen);
8 % Hoofdpijn, zweten, verlies van gezichtsvermogen en krampen. Bewusteloosheid na 5 min tot
10 min, gevolgd door de dood na 30 min tot een uur;
>20 % Bewusteloosheid na enkele ademteugen, snel gevolgd door ademstilstand. Dood na enkele
minuten. Kooldioxide is verstikkend.
Hoewel koolstofdioxide in de atmosfeer voorkomt, is het in hogere concentraties giftig. In de omgeving van het Nyosmeer kwamen op 26 augustus 1986 meer dan 1700 mensen om toen uit het meer een grote hoeveelheid koolstofdioxide vrij kwam. Op 16 augustus 2008 moesten in Mönchengladbach 107 mensen worden opgenomen omdat uit een brandblusinstallatie 25 000 m3 koolstofdioxide[11] was vrijgekomen en een woonwijk was binnengestroomd.[12] Koolstofdioxide is zwaarder dan lucht en kan zich ophopen in grotten en (wijn)kelders. Een voorbeeld is de zogenaamde Hondsgrot bij Napels, waar de bodem bedekt is met een deken van kooldioxide. Mensen overleven een bezoek aan de grot, maar honden stikken direct, doordat ze zich met hun kop dichter bij de grond bevinden. De mogelijkheid van ontsnapping van grote hoeveelheden koolstofdioxide is een van de belangrijkste redenen van bezorgdheid bij ondergrondse opslag.
Koolstofdioxide heeft de volgende effecten op mensen, gemeten naar volumepercentage in lucht:
0,039%: koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer op zeeniveau.
0,15%: binnenlucht [13]
0,3%: MIC-waarde
1%: slecht geventileerde drukke (werk)ruimte. Sufheid bij langere blootstelling.
1,5%: versnellen en verdiepen van de ademhaling.
2%: licht narcotisch effect, toename van bloeddruk en polssnelheid, afname van het gehoor.
4-5%: koolstofdioxidegehalte in uitgeademde lucht.[bron?] Veroorzaakt naast bovengenoemde effecten ook duizeligheid, verwarring en een gevoel van ademnood bij langere blootstelling. Uiteindelijk raakt men bewusteloos. Vanaf een concentratie van 5% kunnen ook paniekaanvallen voorkomen,[14] door de invloed van kooldioxide op de amygdala.
8%: hoofdpijn, zweten, verlies van gezichtsvermogen en krampen. Bewusteloosheid na 5 tot 10 minuten, gevolgd door de dood na 30 minuten tot een uur.
20% en hoger: bewusteloosheid na enkele ademteugen, snel gevolgd door ademstilstand. Dood na enkele minuten (https://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstofdioxide).
In the case of Mammoth Mountain sitting on the edge of the Long Valley Caldera, the gas leaks out of the ground following along the major fault lines, most notoriously at Horseshoe Lake. The concentration of the gas varies, but it is more than enough in places to disrupt the growth and even kill some species of trees. Besides having an impact on wildlife, the gases of Mammoth Mountain have claimed the lives of many unprepared skiers, and even in 2006 members of the Mammoth Mountain Ski Patrol. These deadly effects require premeditated action by park security, as well consistent efforts to increase awareness among park patrons.
...
The carbon dioxide emissions near Mammoth Mountain are the result of volcanic activity along fault lines about three kilometers below the earth's surface [Prejan and Hill, 2005]. Pockets of CO2 gas are trapped under layers of rock beneath Mammoth Mountain , and when tectonic forces push magma up from underground, the lava forces a crack into the rock layers and allow the gases to escape in what Farrar et al. [2002] refer to as a “shallow dike intrusion.” (www.indiana.edu/~sierra/papers/2008/havens.html)
21 augustus 1986, in de ongerepte natuur in het Noord Westen van Kameroen liggen bijna 2000 dode mensen. Talloze dode dieren, alles is dood. Muggen, apen, aardvarkens, koeien. Het water in het Nyos meer is niet meer blauw maar heeft een vreemde kleur gekregen.
Complete dorpen zijn in die nacht overleden. Er is geen oorlog, er is geen bom gevallen. De Nyos vallei ligt bezaaid met dode mensen en dieren. Wat is er gebeurd? Daar -en over de verhalen die er bijna 30 jaar na deze gebeurtenissen over zijn ontstaan- gaat “Stikvallei”, het boek wat Frank Westerman schreef over deze gebeurtenis in Kameroen. (Er vond in het vulkanische Nyos Meer onder water een uitbarsting plaats waarbij een wolk koolstofdioxide vrij kwam die tot over een afstand van 25 kilometer slachtoffers maakte) (https://abubakaridevries.wordpress.com/2014/10/28/de-ramp-bij-het-nyos-meer-in-kameroen-1986-het-nos-journaal-de-stikvallei/).
Het Nyosmeer is een kratermeer in Kameroen, ruim 300 km ten noordwesten van Yaoundé. Het is een ongeveer 200 m diep meer in een inactieve vulkaan. Een natuurlijk gevormde dam van vulkanische rotsen zorgt ervoor dat het water het meer niet uitstroomt.
Op 21 augustus 1986 kwamen in het dunbevolkt gebied nabij het Nyosmeer 1.724[1] mensen en 3000 stuks vee om het leven. Ook waren alle dieren dood. Het was een geheimzinnige ramp, omdat aanvankelijk niet duidelijk was wat de oorzaak was – er waren geen gewonden of getuigen. Pas na een maand werd door geologen vastgesteld dat het hier ging om een limnische uitbarsting: uit het Nyosmeer moest in één keer een immense hoeveelheid koolstofdioxide (CO2) zijn vrijgekomen.
Hoewel dit gas van nature in de atmosfeer voorkomt, is het in hogere concentraties giftig en bij zeer hoge concentraties zelfs dodelijk.[2] Het kooldioxide, anderhalf keer zo zwaar als lucht, verspreidde zich over een grote oppervlakte. Door de giftigheid van het gas CO2 bij hogere concentraties vielen er slachtoffers tot op 25 kilometer afstand.
Onderzoek wees uit dat het water in het meer door warmteverschillen gelaagd is en de lagen zich niet vermengen. In de diepe lagen heerst een hogere druk, waardoor meer kooldioxide, dat uit de meerbodem uittreedt, kan oplossen. Bij een verstoring van de waterlagen, zoals bij een kleine aardverschuiving, kunnen de onderste lagen naar boven komen en door de lagere druk vormen zich dan kooldioxide-belletjes. Daardoor ontstaat dan een opwaartse stroming en komt er in korte tijd steeds meer gas vrij. Naar schatting kan dit elke 10 tot 30 jaar voorkomen.
Sinds 2001 is een oplossing in bedrijf. Een 14cm dikke buis loopt van de oppervlakte in de diepte. Nadat water uit de diepte omhooggepompt werd, begon het hierboven beschreven proces in gecontroleerde vorm: de gasbellen drukken het water boven uit de buis en zuigen daardoor meer water van beneden aan. Sinds de start ontspruit uit de buis een veertig meter hoge fontein en ontsnapt er drie- tot viermaal zo veel kooldioxide uit het water als er langs natuurlijke weg in komt (https://nl.wikipedia.org/wiki/Nyosmeer).
Geen opmerkingen:
Een reactie posten