Карбонизация — это химическая реакция диоксида углерода с образованием карбонатов , бикарбонатов и угольной кислоты . [1] В химии этот термин иногда используется вместо карбоксилирования , которое относится к образованию карбоновых кислот .
В неорганической химии и геологии карбонатизация является обычным явлением. Гидроксиды металлов (MOH) и оксиды металлов (M'O) реагируют с CO 2 с образованием бикарбонатов и карбонатов :
В физиологии млекопитающих транспорт углекислого газа в легкие включает реакцию карбонизации, катализируемую ферментом карбоангидразой . При отсутствии таких катализаторов углекислый газ не может быть выведен с достаточной скоростью для поддержания метаболических потребностей. Фермент содержит цинковый аквокомплекс , который захватывает углекислый газ, образуя бикарбонат цинка: [2]
В железобетоне химическая реакция между углекислым газом в воздухе и гидроксидом кальция и гидратированным силикатом кальция в бетоне известна как нейтрализация . Похожая реакция, в которой гидроксид кальция из цемента реагирует с углекислым газом и образует нерастворимый карбонат кальция, называется карбонизацией .
Карбонизация аммиака является одним из этапов промышленного производства мочевины : в 2020 году мировые производственные мощности составили около 180 миллионов тонн. [3] Как удобрение, он является источником азота для растений. Заводы по производству мочевины почти всегда располагаются рядом с местом, где производится аммиак. [4]
При последующем превращении мочевины: карбамат аммония разлагается на мочевину, выделяя воду:
Закон Генри гласит, что P CO 2 =K B x CO 2 , где P CO 2 — парциальное давление газа CO 2 над раствором. K B — константа закона Генри. K B увеличивается с ростом температуры. x CO 2 — мольная доля газа CO 2 в растворе. Согласно закону Генри, карбонизация увеличивается в растворе с понижением температуры. [5]
Поскольку карбонизация представляет собой процесс образования соединений, подобных угольной кислоте (жидкость), из CO2 ( газ) {т.е. превращения газов в жидкость}, то парциальное давление CO2 должно уменьшаться или мольная доля CO2 в растворе должна увеличиваться {PCO2 / xCO2 = KB } , и оба эти условия способствуют увеличению карбонизации.