드라이아이스

Dry ice
표면에 흰 서리가 내린 드라이아이스 펠릿 승화

드라이아이스는 이산화탄소의 고체 형태이다.CO는 정상 대기압에서 액체 상태가 아니며 고체 상태에서 기체 상태로 바로 승화되기 때문에2 임시 냉동에 일반적으로 사용됩니다.주로 냉각제로 사용되지만 극장의 안개 기계에도 사용됩니다.이것의 장점은 얼음보다 온도가 낮고 잔여물이 남지 않는다는 것이다(대기 중 습기로 인한 부수적인 서리 제외).이것은 기계적인 냉각이 불가능한 냉동 식품(아이스크림 등)을 보존하는 데 유용합니다.

드라이아이스는 지구 대기압에서 194.7K(-78.5°C; -109.2°F)에서 승화한다.이 극도의 추위는 고체를 동상으로부터 보호하지 않고 취급하는 것을 위험하게 만듭니다.일반적으로 매우 독성은 없지만, 그것으로부터의 가스 배출은 제한된 장소에서의 축적으로 인해 과캡니아(일반적으로 혈중 이산화탄소 수치 상승)를 일으킬 수 있습니다.

특성.

보충 화학 데이터는 이산화탄소 데이터를 참조하십시오.
1기압에서의 상변화점과의 로그라인 차트로서의 이산화탄소(빨간색)와 물(파란색)의 상도 비교

드라이아이스는 두 개의 산소 원자에 결합된2 단일 탄소 원자로 구성된 분자인 이산화탄소의 고체 형태이다.드라이아이스는 무색, 무취, 불연성이며 물에 녹으면 용액의 pH를 낮춰 탄산(HCO23)[1]을 형성할 수 있다.

5.13atm 미만의 압력과 -56.4°C(216.8K; -69.5°F)(트리플 포인트) 이상의 온도에서 CO는2 액체 형태가 [a]개입되지 않은 고체에서 기체로 승화라고 불리는 과정을 통해 변화한다.반대 과정은 CO가 기체에서 고체상(드라이 아이스)으로 변하는2 증착이라고 합니다.대기압에서 승화/증착은 194.7K(-78.5°C; -109.2°F)[2]에서 발생한다.

드라이아이스의 밀도는 온도가 낮아짐에 따라 증가하며 195K(-78°C; -109°F)[3] 이하에서 약 1.55 - 1.7g/cm3(97 및 106lb/cuft) 사이이다.낮은 온도와 기체에 대한 직접적인 승화는 드라이아이스를 물 얼음보다 차갑고 [4]상태 변화에 따라 잔여물이 남지 않기 때문에 효과적인 냉각수로 만듭니다.승화 엔탈피는 571kJ/kg(25.2kJ/mol)이다.

드라이아이스는 양극 모멘트가 0인 무극성이기 때문에 분자간 매력적인 반데르발스 힘이 [5]작용합니다.그 결과 열전도율 [6]및 전기전도율이 낮아집니다.

역사

일반적으로 드라이아이스는 1835년 프랑스 발명가 아드리앙 장 피에르 실로리에에 의해 처음 관찰되었으며, 그는 이 [7][8]물질에 대한 첫 번째 설명을 발표했다.그의 실험에서, 액체 이산화탄소가 들어 있는 큰 실린더의 뚜껑을 열었을 때, 대부분의 액체 이산화탄소가 빠르게 증발하는 것을 주목했다.이것은 컨테이너 안에 고체 드라이아이스만 남았습니다.1924년 토마스 B.슬레이트는 드라이아이스를 상업적으로 판매하기 위해 미국 특허를 출원했다.그 후,[9] 그는 드라이아이스를 업계 최초로 성공시켰다.1925년, 이 고체 형태의 CO는2 미국 드라이아이스사에 의해 "드라이아이스"라는 상표로 등록되었고, 이 상표는 그 흔한 [10]이름이 되었다.같은 해 드라이아이스사는 이 물질을 처음으로 상업적으로 판매해 냉장용으로 [9]판매했다.

제조하다

상온에서 물 위에 올려놓았을 때 드라이아이스가 승화됨

드라이아이스는 쉽게 [11][12]제조된다.드라이아이스를 제조하는 가장 일반적인 산업 방법은 먼저 높은 농도의 이산화탄소를 가진 생산 가스를 포함합니다.이러한 가스는 질소와 천연 가스로부터 암모니아를 생산하거나 정유 활동을 하거나 대규모 [12]발효를 하는 등 다른 공정의 부산물이 될 수 있습니다.둘째, 이산화탄소가 풍부한 가스는 액상화될 때까지 가압되고 냉장된다.다음으로 압력을 낮춥니다.이 경우 일부 액체 이산화탄소가 증발하여 남아 있는 액체의 온도가 급격히 낮아집니다.그 결과, 극도의 추위는 액체를 눈처럼 응고시킨다.마지막으로 눈 모양의 고체 이산화탄소는 작은 알갱이 또는 더 큰 드라이아이스 [13][14]블록으로 압축된다.

드라이아이스는 일반적으로 큰 블록, 작은 블록, 세 가지 표준 형태로 생산된다.1⁄2 또는 5⁄8(직경 13 또는 16mm)의 원통형 펠릿과 기름이나 물에 떠 있고 곡률 반경이 크기 때문에 피부에 부착되지 않는 작은 원통형(1⁄8인치[3.2mm] 직경)의 높은 표면에서 부피 크기의 펠릿.작은 드라이아이스 펠릿은 주로 드라이아이스 발파, 급속 냉동, 소방, 기름 응고에 사용되며 장갑과 안전 안경과 같은 적절한 개인 보호 장비를 착용한 중학생들이 실험하기에 안전한 것으로 밝혀졌다.테이프로 감싼 종이로 약 30kg(66파운드)[citation needed]의 표준 블록이 가장 일반적입니다.부피 대비 표면적 비율이 낮기 때문에 상대적으로 승화가 느리기 때문에 일반적으로 배송에 사용됩니다.펠릿은 지름이 약 1cm(0.4인치)로 쉽게 봉지할 수 있습니다.이 양식은 예를 들어 두꺼운 단열 [15]상자에 보관되는 식료품점이나 실험실에서 소규모 사용에 적합합니다.펠릿 밀도는 블록 [16]밀도의 60-70%입니다.

드라이아이스는 극저온 공기 분리의 부산물로도 생산되는데, 액체 질소 및 액체 산소와 같은 극저온 액체 제조에 주로 관여하는 산업입니다.이 과정에서 이산화탄소는 질소 및 산소를 액화하는데 필요한 온도보다 훨씬 높은 온도에서 액화 및/또는 동결된다.드라이아이스가 장비에 오염되는 것을 방지하기 위해 프로세스 중에 이산화탄소를 제거해야 하며, 분리되면 위에서 설명한 것과 유사한 방법으로 상업용 드라이아이스로 가공할 수 있습니다.

적용들

상업의

아이스크림 카트

드라이아이스의 가장 일반적인 용도는 [1]비순환적 냉장장치를 사용하여 음식을 보존하는 것이다.

승화
물 속의 드라이아이스

아이스크림이나 생물학적 샘플과 같이 기계적 냉각이 불가능하거나 실용적이지 않은 경우 차갑게 유지되거나 냉동된 상태로 유지되어야 하는 품목을 포장하는 데 자주 사용됩니다.

드라이아이스는 일부 백신을 배치하는 데 매우 중요합니다. 백신은 공급 라인을 따라 [17]초저온 온도에서 보관해야 합니다.

드라이아이스는 식품이나 실험실의 생물학적 [19]샘플, 탄산음료[18],[18] 아이스크림을 [20]만들고, 기름[21] 유출을 굳히고, 얼음 조각과 얼음 벽이 녹는 것을 막기 위해 사용될 수 있다.

드라이아이스는 산소를 대체하지만 음식의 맛과 품질을 바꾸지는 않기 때문에 곡물 및 곡물 제품의 밀폐된 용기 안에서 곤충의 활동을 억제하고 예방하는 데 사용될 수 있습니다.같은 이유로, 그것은 음식 기름과 지방이 상하는 것을 예방하거나 지연시킬 수 있다.

드라이아이스를 물에 넣으면 승화가 빨라지고, 낮게 가라앉은 짙은 연기 구름이 형성된다.이것은 안개 기계, 극장, 유령이 나오는 집, 나이트클럽에서 극적인 효과를 위해 사용됩니다.안개가 연기처럼 피어오르는 대부분의 인공 안개 기계와 달리, 드라이아이스에서 나오는 안개는 [14]땅 근처를 맴돈다.드라이아이스는 짙은 안개 [22]효과를 필요로 하는 극장 제작에 유용합니다.안개는 대기 수증기가 아닌 드라이아이스가 있는 벌크워터에서 발생한다(일반적으로 가정하는 것처럼).[23]

사마귀를 [24]얼리거나 제거하는 데 가끔 사용됩니다.그러나 액체 질소는 더 춥기 때문에 작용에 필요한 시간과 압력이 [25]적기 때문에 이 역할을 더 잘 수행합니다.드라이아이스는 필요에 [25]따라 압축된 이산화탄소 가스에서 생성될 수 있기 때문에 저장에 문제가 적다.

배관공은 가압된 액체2 CO를 파이프 주위의 재킷에 밀어 넣는 장비를 사용합니다.드라이아이스가 형성되면 물이 얼어붙어 얼음 마개가 형성되므로 수도 본관을 잠그지 않고도 수리를 수행할 수 있습니다.이 기술은 최대 [26]직경 4인치(100mm)의 파이프에 사용할 수 있습니다.

드라이아이스는 모기, 빈대, 그리고 다른 곤충들이 이산화탄소에 [27]끌리기 때문에 그들을 가두기 위한 미끼로 사용될 수 있다.

그것은 설치류 박멸에 사용될 수 있다.이것은 땅 속에 있는 설치류 터널에 펠릿을 떨어뜨린 다음 입구를 봉쇄함으로써 이루어지며, 따라서 드라이아이스가 [28]승화하면서 동물들이 질식하게 됩니다.

작은 드라이아이스 펠릿은 연료를 냉각시키고 산소를 [29]배제함으로써 불을 질식시키는 데 모두 사용될 수 있다.

드라이아이스의 극단적인 온도는 점탄성 물질이 유리상으로 변할 수 있습니다.따라서 여러 유형의 감압 접착제를 제거하는 데 유용합니다.

산업의

고무 금형 세척에 사용되는 드라이아이스 블라스팅
전기 설비의 청소에 사용되는 드라이아이스 블라스팅

드라이아이스는 아스팔트 바닥 타일이나 자동차 방음재를 느슨하게 해 [30]쉽게 닦아낼 수 있을 뿐만 아니라 밸브리스 파이프에 물을 얼려 수리가 [31]가능하다.

드라이아이스의 가장 큰 기계적 용도 중 하나는 블라스트 클리닝이다.드라이아이스 펠릿은 압축공기로 노즐에서 발사되며 펠릿 속도의 힘과 승화의 작용을 결합한다.이를 통해 산업 장비에서 잔류물을 제거할 수 있습니다.제거되는 재료의 예로는 잉크, 접착제, 오일, 페인트, 금형 및 고무 등이 있습니다.드라이 아이스 블라스팅은 샌드 블라스팅, 증기 블라스팅, 워터 블라스팅 또는 용제 블라스팅을 대체할 수 있습니다.드라이아이스 블라스팅의 주요 환경 잔류물은 승화2 CO이기 때문에 다른 블라스팅 기법의 잔류물이 [32]바람직하지 않은 경우 유용한 기술이다.최근에는 화재 후 구조물에서 발생하는 연기 피해를 제거하는 방법으로 블라스트 클리닝이 도입되었습니다.

드라이아이스는 저장탱크에서 인화성 증기의 탈가스에도 유용하다. 즉, 빈 환기탱크 내에서 드라이아이스 알갱이가 승화하면 인화성 [33]증기를 운반하는 CO가2 분출된다.

대형 엔진에서 실린더 라이너를 탈거 및 장착하려면 드라이아이스를 사용하여 라이너가 엔진 블록 안으로 자유롭게 미끄러지도록 냉각하고 수축해야 합니다.라이너가 워밍업되면 라이너는 팽창하여 간섭에 의해 라이너가 제자리에 단단히 고정됩니다.핀, 키 또는 [34]용접의 필요성을 대체하기 위해 높은 강도로 기계 어셈블리를 제작할 때도 유사한 절차를 사용할 수 있습니다.

절삭액으로도 유용합니다.

과학적인

실험실에서 유기 용제의 드라이아이스 슬러리는 차가운 화학 반응과 회전 증발기의 [35]용제 응축에 유용한 동결 혼합물입니다.드라이아이스와 아세톤은 -78°C(-108°F; 195K)의 냉탕을 형성하며, 예를 들어 Swern 산화의 열 폭주를 방지하는 데 사용할 수 있습니다.

구름의 침전물을 바꾸는 과정은 [36]드라이아이스를 사용하여 할 수 있다.그것은 [36]요오드화은으로 대체되기 전인 1950년대와 1960년대 초에 미국에서 실험에 널리 사용되었다.드라이아이스는 비교적 저렴하고 완전히 [36]무독하다는 장점이 있다.이것의 주된 단점은 씨앗을 [36]뿌리는 구름의 과냉각 영역으로 직접 전달되어야 한다는 것입니다.

드라이아이스 폭탄

주요 기사:드라이아이스 폭탄
드라이아이스 폭탄

"드라이 아이스 폭탄"은 플라스틱 병과 같은 밀폐된 용기에 드라이 얼음을 사용하는 풍선 같은 장치이다.물은 보통 드라이아이스의 승화를 촉진하기 위해 첨가된다.드라이아이스가 잠잠해지면서 압력이 높아져 병이 터지는 큰 소음이 발생하는데, 스크류 캡을 고무 스토퍼로 교체하여 2리터 병으로 물 로켓을 만들면 피할 수 있다.

드라이아이스 폭탄 장치는 2006년 [37]8월 9일에 처음 방영된 신화버스터 57화 멘토스와 소다에 소개되었다.그것은 Archer의 에피소드뿐만 아니라 Time Warp의 에피소드에도 등장했습니다.

외계인 발생

1966년 Mariner 4호 우주선의 화성 통과에 이어, 과학자들은 화성의 극지방 뚜껑이 모두 [38]드라이아이스로 이루어져 있다고 결론지었다.그러나 캘리포니아 공과대학 연구진이 2003년에 발표한 연구 결과에 따르면 화성의 극지방 뚜껑은 거의 완전히 물 얼음으로 만들어졌으며 드라이아이스는 [38][39]계절적으로 두꺼워지고 두꺼워지는 얇은 표면층을 형성할 뿐이다.드라이아이스톰이라고 불리는 현상이 화성의 극지방에서 발생하도록 제안되었다.그것들은2 구름 [40]속의 물의 자리를 결정성 CO가 차지하면서 지구의 뇌우와 비슷하다.드라이아이스는 또한 [41]화성의 간헐천을 위한 메커니즘으로 제안되었다.

2012년 유럽우주국(EPA)의 비너스 익스프레스 탐사선은 금성 대기에서 온도가 이산화탄소의 3배에 가깝고 드라이아이스 조각이 [42]침전될 가능성이 있는 차가운 층을 발견했다.

보이저 2호가 천왕성을 통해 관측한 바에 따르면 큰 위성 [43]아리엘, 움브리엘[43], 티타니아의 [43]표면에 드라이아이스가 존재한다고 한다.과학자들은 천왕성의 자기장이 [44]달의 표면에 이산화탄소를 생성하는2 데 기여한다고 추측한다.해왕성의 달 트리톤의 보이저 2호 관측은 표면의 탄소 얼음이 일산화탄소이지만 달의 지각은 상당한 양의 [45]드라이아이스로 구성되어 있다는 것을 보여주지만, 표면에 드라이아이스의 존재를 시사했다.

안전.

드라이아이스
위험 요소
GHS [46]라벨링:
GHS04: Compressed Gas
경고
H280
P403

드라이아이스에 장기간 노출되면 동상에 의한 심각한 피부 손상이 발생할 수 있으며, 이로 인해 발생하는 안개로 인해 안전한 방법으로 접촉이 차단될 수 있습니다.드라이아이스는 다량의 이산화탄소 가스로 잠식되기 때문에 통풍이 잘 되는 [30]환경에서만 바깥 공기에 노출되어야 한다.이러한 이유로 실험실 안전상 드라이아이스에는 라벨 예방조치 P403: "환기가 잘 되는 곳에 보관"이 지정된다.산업용 드라이아이스에는 [47][failed verification]식품과 직접 접촉하는 데 안전하지 않은 오염물질이 포함되어 있을 수 있습니다.드라이아이스 블라스트 클리닝에 사용되는 작은 드라이아이스 펠릿에는 유성 잔류물이 포함되어 있지 않습니다.

비록 건조한 얼음이 유럽 Union,[48]에 의해 위험한 물질이나 미국 교통부 교통 수단에 대한 위험한 물질, 공기 중이나 물에 의해 배송돼로 분류되지 않는다, 그것은 위험하고 국제 민간 항공 수송 협회 좋은 포장 명령 954년(국제 민간 항공 수송 협회 PI 954년)으로 규제된 것은 특별히, includi로 표기할 필요로 한다.한 ng다이아몬드 모양의 흑백 라벨 UN 1845.또한, 압력이 증가하여 [49]포장이 파열되지 않도록 적절한 환기를 보장할 수 있는 준비를 갖추어야 합니다.미국 연방 항공청은 항공사 승객들이 부패하기 [50]쉬운 식품을 냉장 보관하는 데 사용할 경우 수하물 또는 휴대 수하물로 1인당 최대 2.5kg(5.5lb)까지 휴대할 수 있도록 허용하고 있습니다.

  • Dry ice pellet subliming in water, releasing thick white fog.

    드라이아이스 펠릿이 물속에서 승화하면서 짙은 하얀 안개를 방출합니다.

  • A UN 1845 label for dry ice

    UN 1845 드라이아이스 라벨

설명 메모

  1. ^ 삼중점 이상에서 CO는2 액상을 통해 보다 익숙한 전환을 거칩니다.

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    • 1831년 5월 16일에 출원되어 1836년에 발표된 특허(번호 2896)에 따르면, 파리의 "포스트 관리국"(즉, 우체국)의 직원인 Adrien-Jean-Pierre Thilorier는 1829년에 프랑스 과학 아카데미가 획득한 가스를 압축하기 위한 기계의 발명자로 명시되어 있다.그 특허는 기계와 그 성능을 상세히 기술하고 있다.참조: (프랑스 상무부), "Pour le perfectionment d'une machine à comprimer le gazes, …" (기체를 압축하는 기계의 개선에 대해서는…)", Description des Machine et Procédés les breve d'invation, 30: 251–267 (18366)
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일반 참고 문헌 목록

외부 링크

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