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炭酸化は二酸化炭素から炭酸塩、重炭酸塩、炭酸が生成される化学反応である。[1]化学 では、この用語はカルボン酸の形成を指すカルボキシル化の代わりに使用されることがある。
無機化学と地質学では、炭酸化は一般的です。金属水酸化物(MOH) と金属酸化物(M'O) は CO2 と反応して重炭酸塩と炭酸塩を生成します。
- MOH + CO 2 → M(HCO 3 )
- M'O + CO 2 → M'CO 3
選択された炭酸
炭酸脱水酵素
哺乳類の生理学では、二酸化炭素を肺に輸送するには、炭酸脱水酵素 によって触媒される炭酸化反応が必要です。このような触媒がなければ、二酸化炭素は代謝のニーズを満たすのに十分な速度で排出されません。この酵素は亜鉛アクア複合体を保有しており、これが二酸化炭素を捕捉して重炭酸亜鉛を生成します。[2]
- [(イミダゾール) 3 ZnOH] + + CO 2 ⇌ [(イミダゾール) 3 ZnOCO 2 H] +
コンクリートの挙動
鉄筋コンクリートでは、 空気中の二酸化炭素とコンクリート中の水酸化カルシウムおよび水和ケイ酸カルシウムの間の化学反応が中和として知られています。セメント中の水酸化カルシウムが二酸化炭素と反応して不溶性の炭酸カルシウムを形成する同様の反応が炭酸化です。
尿素生産
アンモニアの炭酸化は尿素の工業生産における一段階です。2020年の世界生産能力は約1億8000万トンでした。[3] 肥料として、それは植物の窒素源です。尿素生産工場は、ほとんどの場合、アンモニアが製造される場所に隣接して位置しています。[4]
- 2 NH 3 + CO 2 ⇌ [NH 4 ] + [NH 2 COO] −
その後の尿素変換では、アンモニウムカルバメートが尿素に分解され、水が放出されます。
- [NH 4 ] + [NH 2 COO] − ⇌ CO(NH 2 ) 2 + H 2 O
溶解度
ヘンリーの法則は、P CO 2 =K B x CO 2と規定しています。ここで、P CO 2は溶液上のCO 2ガスの部分圧です。K B はヘンリーの法則定数です。K B は温度が上昇するにつれて増加します。x CO 2 は溶液中のCO 2ガスのモル分率です。ヘンリーの法則によると、温度が低下すると溶液中の炭酸化が増加します。[5]
炭酸化は、CO 2 (ガス)から炭酸 (液体) などの化合物を生成するプロセスであるため (つまり、ガスから液体を作る)、CO 2の分圧を下げるか、溶液中の CO 2 のモル分率を増やす必要があります (P CO 2 /x CO 2 = K B )。そして、これら 2 つの条件は両方とも炭酸化の増加をサポートします。
参考文献
- ^ 「二酸化炭素による含浸または処理、炭酸塩への変換。」オックスフォード英語辞典。オックスフォード大学出版局。2018年。
- ^ Sattler, Wesley; Parkin, Gerard (2012). 「炭酸脱水酵素の作用機序に関連する亜鉛重炭酸塩化合物の構造特性」.化学科学. 3 (6): 2015. doi :10.1039/c2sc20167d.
- ^ 「尿素生産統計」www.ifastat.org . 国際肥料協会. 2023年4月19日閲覧。
- ^ メッセン、ヨゼフ H. (2012)。 "尿素"。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a27_333.pub2。ISBN 978-3527306732。
- ^ 「ヘンリーの法則」。ChemEngineering。Tangient LLC。2017年6月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月7日閲覧。