Co je CO2 plyn?

Oxid uhličitý je jedním z mnoha vědeckých termínů, které mají širokou škálu významů a podobně širokou škálu konotací. Pokud jste obeznámeni s buněčným dýcháním, možná víte, že plynný oxid uhličitý - zkráceně CO₂ - je odpadním produktem této série reakcí u zvířat, při nichž dochází k uvolňování kyslíku nebo kyslíku₂, je reaktant; možná také víte, že v rostlinách je tento proces ve skutečnosti obrácený, s CO₂ slouží jako palivo při fotosyntéze a O₂ jako odpadní produkt.

Snad slavněji, díky politice a vědě o Zemi současného století, CO₂ je notoricky známý tím, že je skleníkovým plynem a je odpovědný za pomoc při zachycování tepla v zemské atmosféře. CO₂ je vedlejším produktem spalování fosilních paliv a následné oteplování planety vedlo obyvatele Země k hledání alternativních zdrojů energie.

Kromě těchto otázek CO₂ plyn, elegantně jednoduchá molekula, má řadu dalších biochemických a průmyslových funkcí, které by si vědci měli být vědomi.

Oxid uhličitý je při pokojové teplotě bezbarvý plyn bez zápachu. Pokaždé, když vydechujete, molekuly oxidu uhličitého opouštějí vaše tělo a stávají se součástí atmosféry. CO

O = C = O

Každý atom uhlíku vytváří se svými sousedy čtyři vazby ve stabilních molekulách, zatímco každý atom kyslíku tvoří dvě vazby. S každou vazbou uhlík-kyslík v CO₂ skládající se z dvojné vazby - tj. dvou párů sdílených elektronů - CO₂ je vysoce stabilní.

Jak ukazuje letmý přehled prvků (viz Zdroje), molekulová hmotnost uhlíku je 12 atomových hmotnostních jednotek (amu), zatímco kyslíku 16 amu. Molekulová hmotnost oxidu uhličitého je tedy 12 + 2 (16) = 44. Jiným způsobem, jak to vyjádřit, je říci, že jeden mol CO₂ má hmotnost 44, přičemž jeden mol odpovídá 6,02 × 10²³ jednotlivé molekuly. (Toto číslo, známé jako Avogadrovo číslo, je odvozeno od skutečnosti, že je nastavena molekulová hmotnost uhlíku přesně 12 gramů, což je dvojnásobek počtu protonů, než uhlík obsahuje, a tato hmotnost uhlíku obsahuje 6,02 × 10²³ atomy uhlíku. Molekulová hmotnost všech ostatních prvků byla strukturována kolem tohoto standardu.)

Oxid uhličitý může také existovat jako kapalina, ve které se používá jako chladivo, v hasicích přístrojích a při výrobě sycených nápojů, jako je soda; a jako pevná látka, ve které se používá jako chladivo a při kontaktu s pokožkou může způsobit omrzliny.

Oxid uhličitý je často nepochopen jako toxický, protože je často spojován s udušením a dokonce i ztrátami na životech. Zatímco dostatečné množství CO₂ může být ve skutečnosti přímo toxický a způsobovat udušení, obvykle se stává CO₂ místo toho se hromadí jako důsledek nebo důsledek udušení. Pokud někdo z jakéhokoli důvodu přestane dýchat, CO₂ již není vylučován plícemi, a proto se hromadí v krevním řečišti, protože nemá kam jít jinam. CO₂ je tedy ukazatelem zadušení. Zhruba stejným způsobem není voda „toxická“ jen proto, že může vést k utonutí.

Pouze malý zlomek atmosféry tvoří CO₂ - asi 1 procento. I když je to vedlejší produkt metabolismu zvířat, je naprosto nezbytné, aby rostliny přežily, a je pomocnou součástí světa uhlíkový cyklus. Rostliny přijímají CO₂, převést jej v sérii reakcí uhlík a kyslík a poté uvolnit kyslík do atmosféry, zatímco uhlík zadržuje ve formě glukózy, aby mohl žít a růst. Když rostliny zemřou nebo jsou spáleny, jejich uhlík se rekombinuje s O₂ ve vzduchu a tvoří CO₂ a dokončení uhlíkového cyklu.

Zvířata vytvářejí oxid uhličitý rozkladem požitých sacharidů, bílkovin a tuků v potravě. Všechny tyto látky jsou metabolizovány na glukózu, molekulu se šesti uhlíky, která poté vstupuje do buněk a nakonec se z ní stává oxid uhličitý a voda, přičemž výsledná energie se používá k pohonu buněčných aktivit. K tomu dochází prostřednictvím procesu aerobního dýchání (často nazývaného buněčné dýchání, ačkoli termíny nejsou přesně synonymní). Veškerá glukóza, která vstupuje do buněk prokaryot (bakterie) a rostlinných eukaryot (zvířata) a houby) nejprve podstoupí glykolýzu, která generuje dvojici tzv. tří uhlíkových molekul pyruvát. Většina z toho vstupuje do Krebsova cyklu ve formě dvouuhlíkové molekuly acetyl CoA, zatímco CO₂ je osvobozen. Vysokoenergetické elektronové nosiče NADH a FADH₂ které se tvoří během Krebsova cyklu, se pak vzdávají elektronů v přítomnosti kyslíku v transportu elektronů řetězové reakce, které vedou k tvorbě velkého množství ATP, „energetické měny“ živých buněk věci.

CO₂ je plyn zachycující teplo. V mnoha ohledech je to dobrá věc, protože brání Zemi ztrácet tolik tepla, že zvířata jako lidé by nebyli schopni přežít. Avšak spalování fosilních paliv od počátku průmyslové revoluce v 19. století přineslo značné množství CO₂ plynu do atmosféry, což vede ke globálnímu oteplování a jeho postupně se zhoršujícím účinkům.

Po mnoho tisíc let byla atmosférická koncentrace CO₂ v atmosféře zůstal mezi 200 a 300 díly na milion (ppm). Do roku 2017 vzrostl na téměř 400 ppm, což je koncentrace, která se stále zvyšuje. Tento extra CO₂ zachycuje teplo a způsobuje změnu klimatu. To se projevuje nejen zvyšováním průměrných teplot na celém světě, ale také zvyšováním hladin moře, tání ledovců atd kyselá mořská voda, menší polární ledové čepičky a nárůst počtu katastrofických událostí (například hurikány). Všechny tyto problémy spolu souvisejí a jsou na sobě vzájemně závislé.

Mezi příklady fosilních paliv patří uhlí, ropa (ropa) a zemní plyn. Vznikají po miliony let, kdy se mrtvý rostlinný a živočišný materiál uvězní a pohřbí pod vrstvami hornin. Za příznivých tepelných a tlakových podmínek se tato organická hmota přemění na palivo. Všechna fosilní paliva obsahují uhlík, který se spaluje za účelem získání energie a uvolňuje se oxid uhličitý.

Plyn s oxidem uhličitým má řadu použití, což je užitečné, protože věci jsou doslova všude. Jak již bylo uvedeno výše, používá se jako chladivo, i když to platí spíše pro tuhou a kapalnou formu. Používá se také jako hnací plyn ve formě aerosolu, rodenticid (tj. Jed na krysy), součást fyzikálních experimentů s velmi nízkou teplotou a obohacující látka ve vzduchu uvnitř skleníků. Používá se také při štěpení ropných vrtů, u některých typů těžby, jako moderátor v některých jaderných reaktorech a ve speciálních laserech.

Zajímavý fakt: Prostřednictvím základních metabolických procesů vyprodukujete asi 500 gramů CO₂ během příštích 24 hodin - ještě více, pokud jste aktivní. To je více než jedna libra neviditelného plynu, jen se šíří z nosu a úst, stejně jako z vašich pórů. Tímto způsobem lidé ve skutečnosti ztrácejí váhu v průběhu času, bez započítání (dočasných) ztrát vody.