Gheata carbonica

Gheata carbonica (gheata uscata), cunoscuta de asemenea si ca, “Cardice” sau “Card ice” (carte de gheata, in Engleza britanica), este o forma solida a dioxidului de carbon. Aceasta este folosita cu preponderenta ca agent de racire si are o serie de avantaje precum: temperatura mai scazuta decat cea a apei inghetate si lipsa reziduurilor. Principalul sau avantaj este conservarea / pastrarea mancarurilor, bauturilor etc la o temperature scazuta, atunci cand racirea mecanica este indisponibila. Gheata carbonica sublimeaza la -78.5°C (-109.3°F). Aceasta temperatura foarte scazuta face ca lucrurile solide sa fie extrem de greu de utilizat fara folosirea unei protectii adecvate , datorita arsurilor cauzate de inghet (degeraturi). Desi in general nu foarte toxice, eruptiile de gaze din ea pot cauza hipercapnie, datorita acumularii acestora in spatii restranse, limitate.

Proprietati

Gheata carbonica este forma solida a dioxidului de carbon ( avand formula chimica- CO2 ), si cuprinde doi atomi de oxigen legati de un singur atom de carbon. Acesta este lipsit de culoare, avand un miros acrisor-picant, non-inflamabil si usor acid.

Cand ajung la temperaturi sub -56.4°C (-69.5°F) si presiuni mai mici de 5.13atm (punctul triplu), dioxidul de carbon (CO2 ), trece de la o forma solida la o forma gazoasa, fara interventia vreunei stari intermediare ( starea lichida), printr-un proces numit sublimare. Opusul acestui proces este numit desublimare, unde dioxidul de carbon (CO2 ) se schimba din stare gazoasa in stare solida (dry ice- gheata carbonica ). La presiune atmosferica, sublimarea/desublimarea are loc la -78.5°C (-109.3°F).

Densitatea ghetii este variata, dar se situeaza de obicei intre aproximativ 1.4 si 1.6 g/cm3 (87-100 lb/ft3). Temperatura scazuta si sublimarea directa a gazului, face din gheata carbonica un eficient lichid de racire, fiind mai rece decat gheata si totodata nelasand niciun reziduu. Entalpia sa de sublimare este de 571 kJ/kg (25.2 kJ/mol).

Gheata carbonica este non-polara, cu un moment de dipol la zero, deci fortele van der Waals de atractie intermolecurara functioneaza. Compozitia duce la un coeficient scazut de conductivatate termica si electrica

Istorie

Gheata carbonica (dry ice) a fost descoperita pentru prima oara in 1834 de chimistul francez Charles Thilorier, care a publicat primul cont al substantei. De-a lungul experimentelor sale, acesta a observat ca la deschiderea unui capac al unui cilindru mare continand dioxid de carbon lichid, acesta se evapora foarte repede. Acest lucru a facut ca in container sa ramana numai gheata carbonica solida. In anul 1924, Thomas B. Slate, a vazut in gheata carbonica o buna oportunitate de a castiga bani, asa ca a aplicat pentru a o breveta pentru a o putea vinde in Statele Unite. Ulterior, acesta a devenit prima persoana care a facut din “dry ice” o industrie cu un succes rasunator. In 1925, aceasta forma solida a dioxidului de carbon a devenit marca inregistrata a DryIce Corporation of America, conducand astfel la numele sau. In acelasi an, DryIce Co. a vandut substanta in mod comercial pentru prima data; comercializare in scopuri frigorifice.

Numele sau alternativ “Cardice” este o marca inregistrata a Air Liquide UK Ltd. Se gaseste si sub denumirea de “card ice” (in engleza britanica).

Fabricarea

Producerea ghetii carbonice nu presupune un proces complicat. In prima faza, sunt produse gazele cu o concentratie mai mare de dioxid de carbon. Aceste gaze pot fi produse secundare, rezultate dintr-un alt proces, ca si producerea amoniacului din nitrogen si gaz natural sau fermentarea la scara larga. Dupa producerea acestor gaze, dioxidul de carbon bogat in gaze este pus sub presiune, iar apoi refrigerat pana se lichefiaza. Imediat dupa, presiunea este redusa. Cand acestea intra in contact, o parte din dioxidul de carbon lichid se evapora, cauzand astfel un proces rapid de racire a temperaturii lichidului ramas. In acest fel, datorita frigului extreme, lichidul se solidifica, capatand consistenta unui fulg de zapada. In final, acesti dioxizi carbon solizi sub forma unor fulgi de zapada sunt condensati fie in granule, fie in blocuri mai mari de gheata cabonica.

Gheata carbonica se gaseste de obicei in doua forme, dupa cum am mentionat anterior: blocuri si granule cilindrice. Primele (blocurile) sunt cele mai comune si ajung de obice la greutatea de 30kg. Sunt folosite cu preponderenta la transporturile maritime, fiind capabile sa se sublimeze relativ lent, datorita unui raport mic suprafata-volum. Celelalte (granulele) au aproximativ 1cm (0.4inci) in diametru si au avantajul de a putea fi usor impachetate. Acestea sunt ideale pentru utilizarea la scara mica, cum ar fi un magazin alimentar sau un laborator.

Aplicatii

Comercial

Principala utilizare a ghetii carbonice (cunoscuta si sub denumirea de “Cardice”), este de a pastra mancarea, bautura etc. intr-o stare buna fara a folosi refrigerarea ciclica. Gheata carbonica poate fi folosita pentru inghetarea instantanee a alimentelor, monstrelor, la fabricarea inghetatei. O alta calitate este si prevenirea activitatii insectelor in containere inchise cu cereale sau orice alte produse cerealiere, deplasand oxigenul, dar nemodificand in vreun fel gustul sau calitatea acestor produse. Din acelasi motiv, poate preveni sau intarzia rancezirea uleiurilor si a grasimilor alimentare.

Fiind atrase de dioxidul de carbon, tantarii, gandacii sau alte insecte pot fi prinse cu ajutorul ghetii carbonice.

Imediat ce gheata carbonica a fost plasata in apa, procesul de sublimare este accelerat, fiind astfel create mici scufundari si nori densi de ceata. Veti descoperi astfel de lucruri in locuri precum teatre, discoteci, atractii cu case bantuite sau cluburi de noapte, locuri unde sunt folosite masini de fum pentru crearea unor efecte dramatice.

Un alt lucru surprinzator pe care gheata carbonica il poate face (de data aceasta in scopuri medicale), este inghetarea si eliminarea verucilor (negilor). In aceasta situatie, beneficiand de o temperatura scazuta, nitrogenul lichid isi joaca mai bine rolul, avand un mai mic timp de actiune si mai putina presiune. Locul de stocare a acesteia (necesita un spatiu restrans), este un mare plus, putand fi generat din dioxid de carbon compresat de fiecare data cand este nevoie.

Instalatorii folosesc de obicei un echipament special care formeaza dioxidul de carbon lichid aflat sub presiune ca un manson in jurul tevilor; odata ce gheata carbonica este formata, apa este inghetata, formand o priza de gheata, si oferindu-le astfel posibilitatea sa repare lucrurile fara sa opreasca conductele de alimentare cu apa. Aceasta este o tehnica, care poate fi de asemenea folosita pe conducte de pana la 4 inci (100mm) in diametru.

Industrial

Gheata carbonica poate fi folosita pentru scoatere placilor de gresie sau pentru indepartarea usoara a izolatii fonice de pe caroseria masinii, precum si inghetarea apei in conducte pentru a permite reparatii.

Sablarea a devenit una din cele mai mari utilizari a ghetii carbonice. O duza cu aer comprimat arunca granulele, combinand viteza acestora cu actiunea de sublimare. Aceasta este modalitatea prin care reziduuri precum lipiciul, uleiul, cerneala, mucegaiul sau cauciucul sunt indepartate de pe echipamentul industrial. Sablarea cu gheata carbonica poate inlocui cu succes sablarea cu nisip, jet de apa, abur sau solventi. Reziduul fundamental al sablarii cu gheata carbonica este dioxidul de cabon sublimat, facand-o astfel o tehnica folositoare. Odata ce aceasta metoda a devenit prospera, specialistii au decis sa o introduca si in industria eliminarii daunelor provocate de incendii.

O alta intrebuintare a ghetii carbonice este de-gazarea vaporilor inflamabili din rezervoare- sublimarea granulelor de gheata carbonica dintr-un rezervor golit si ventilat, cauzeaza o accelerare a dioxidului de carbon, care poarta cu el vapori inflamabili. Odata ce garniturile cilindrilor motoarelor ambarcatiunilor sunt desfacute si remontate, gheata carbonica este necesara pentru a refrigera si a reduce astfel rezervorul , reusind sa alunece mai usor in cadrul blocului. Atunci cand este incalzit in locul potrivit, amestecul rezultat se potriveste si reuseste sa impiedice miscarea. Proceduri asemenatoare pot fi folosite si la fabricarea ansamblurilor mecanice , rezultand o forta mai mare.

Poate fi de asemenea folosit ca lichid de aschiere (taiere).

Stintific

Un amestec de congelare foarte folositor pentru reactii chimice la rece si pentru condensarea solventilor in evaporatoare rotative este o pasta de gheata carbonica intr-un solvent organic, folosita de obicei in‚ laboratoare. Procesul de modificare a precipitatiilor dintr-un‚ nor poate fi realizat tot cu ajutorul ghetii carbonice. Inainte de a fi inlocuita cu iodura de argint, gheata carbonica era folosita in experimente la scara larga in Statelor Unite in anii 50 si inceputul anilor 60. Un avantaj urias al acesteia este faptul ca este relativ ieftina si nu este deloc toxica. Principalul sau dezavantaj este faptul ca trebuie intotdeauna trimisa in zona de supraracire a norilor vizati.

Bombele de gheata carbonica

Principalul ingredient al bombelor de gheata carbonica, este, in mod evident, gheata carbonica. O astfel de bomba este un dispozitiv/mecanism ce foloseste gheata carbonica si un recipient umplut cu apa, precum o sticla de plastic. Pe masura ce gheata sublimeaza, presiunea creste, cauzand, de obicei, explozia sticlei.

Legea din California defineste un dispozitiv distructiv ca un tip de arma, incluzand orice dispozitiv sigilat ce contine gheata carbonica (-CO2 ) sau alte substante chimicale reactive asamblate cu scopul de a cauza o explozie rezultata dintr-o reactie chimica. Cu toate acestea, bombele cu gheata carbonica nu functioneaza prin reactie chimica, ci printr-o schimbare de faza. Volumul aproximativ al gazului de dioxid de carbon produs de sublimarea unei mase de gheata carbonica poate fi calculat folosind legea gazului ideal.

Bomba a fost prezentata in episodul 57 al emisiunii MythBusters, care a fost lansat prima oara pe 6 August 2006. A fost de asemenea prezentata si intr-un episod din Time Warp.

Siguranta

In ceea ce priveste siguranta, este bine sa stiti ca, contactul pentru o perioada mai lunga cu gheata carbonica poate cauza leziuni severe ale pielii, prin degeraturi. Este recomandat ca gheata carbonica sa fie expusa numai in aer liber, intr-un mediu bine ventilat, deoarece ar putea constitui un pericol real de hipercapnie cand sublimeaza in cantitati mari de gaz de dioxid de carbon. Din acest motiv, ghetii carbonice ii este asociata clasa S, S9 in contextual securitatii de laborator.Gheata carbonica industriala poate contine anumite substante care o fac sa fie nesigura in contact cu produsele alimentare.

Desi nu este considerate o substanta toxica de Uniunea Europeana, atunci cand sunt expediate pe cale aeriana sau maritima, acestea sunt regementate si instructiunile de ambalare IATA 904 (IATA PI 904), inpun ca acestea sa fie etichetate in mod special, incluzand o eticheta in forma de diamant de culoare alb-neagra. Administratia Federala a Aviatiei din SUA, permite pasagerilor sa transporte pana la 2kg de gheata carbonica in bagajele de mana si 2.3kg in bagajele de cala, atunci cand este folosita pentru a mentine diverse perisabile la temperaturi scazute.

Aparitia pe Marte

In urma zborului pe planeta Marte a navei spatiale Mariner 4 in 1966, oamenii de stiinta au stabilit ca, calotele polare ale acestei planete erau constituite integral din gheata carbonica. Cercetatorii de la Institutul Tehnologic din California si-au manifestat un mai mare interes in ceea ce priveste acest aspect, astfel ca, in anul 2003, au aratat ca, calotele polare ale planetei in cauza sunt constituite aproape in intregime din apa inghetata si ca, gheata carbonica reprezinta doar un strat subtire aflat la suprafata , ingrosandu-se si subtiindu-se in functie de sezon. Un fenomen numit furtuna de gheata uscata a aparut in regiunile polare de pe planeta Marte. Aceasta poate fi comparata cu furtunile de pe planeta Pamant, dioxidul de carbon cristalin luand locul apei din nori.

index, 9.2 out of 10 based on 11 ratings
VN:F [1.9.20_1166]
Rating: 9.2/10 (11 votes cast)
Toate materialele de pe acest site apartin Gko Cryosonics SRL, sunt protejate de Legea Drepturilor de Autor si pot fi reproduse numai cu acordul explicit al autorului. Incalcarea drepturilor de proprietate intelectuala se pedepseste conform Codului Penal