¿Qué es el gas CO2?

El dióxido de carbono se encuentra entre los muchos términos científicos que conllevan una amplia gama de significados y una gama igualmente amplia de connotaciones. Si está familiarizado con la respiración celular, es posible que sepa que el gas dióxido de carbono, abreviado CO₂ - es un producto de desecho de esta serie de reacciones en animales, en el que el oxígeno gaseoso, o O₂, es un reactivo; También puede saber que en las plantas, este proceso se invierte de hecho, con CO₂ sirviendo como combustible en la fotosíntesis y O₂ como producto de desecho.

Quizás más famoso, gracias a la política y las ciencias de la Tierra del siglo actual, CO₂ es conocido por ser un gas de efecto invernadero, responsable de ayudar a atrapar el calor en la atmósfera terrestre. CO₂ es un subproducto de la quema de combustibles fósiles, y el consiguiente calentamiento del planeta ha llevado a los ciudadanos de la Tierra a buscar fuentes alternativas de energía.

Aparte de estos problemas, CO₂ El gas, una molécula elegantemente simple, tiene otras funciones bioquímicas e industriales que los fanáticos de la ciencia deben conocer.

El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro a temperatura ambiente. Cada vez que exhala, las moléculas de dióxido de carbono abandonan su cuerpo y pasan a formar parte de la atmósfera. CO₂ moléculas contiene un solo átomo de carbono flanqueado por dos átomos de oxígeno, de modo que la molécula es de forma lineal:

O = C = O

Cada átomo de carbono forma cuatro enlaces con sus vecinos en moléculas estables, mientras que cada átomo de oxígeno forma dos enlaces. Así, con cada enlace carbono-oxígeno en CO₂ que consiste en un doble enlace, es decir, dos pares de electrones compartidos, CO₂ es muy estable.

Como revela un vistazo a una tabla periódica de elementos (ver Recursos), el peso molecular del carbono es de 12 unidades de masa atómica (uma), mientras que el del oxígeno es de 16 uma. Por tanto, el peso molecular del dióxido de carbono es 12 + 2 (16) = 44. Otra forma de expresar esto es decir que un mol de CO₂ tiene una masa de 44, siendo un mol equivalente a 6,02 × 10²³ moléculas individuales. (Esta cifra, conocida como número de Avogadro, se deriva del hecho de que la masa molecular del carbono se establece en exactamente 12 gramos, que duplicamos el número de protones que contiene el carbono, y esta masa de carbono contiene 6,02 × 10²³ Átomos de carbón. El peso molecular de todos los demás elementos se estructuró en torno a este estándar).

El dióxido de carbono también puede existir en forma líquida, un estado en el que se utiliza como refrigerante, en extintores y en la producción de bebidas carbonatadas tales como refrescos; y como sólido, en cuyo estado se utiliza como refrigerante y puede causar congelación si entra en contacto con la piel.

El dióxido de carbono a menudo se malinterpreta como tóxico porque con frecuencia se asocia con asfixia e incluso con la muerte. Si bien los niveles suficientes de CO₂ De hecho, puede ser directamente tóxico y causar asfixia, lo que suele ocurrir es que el CO₂ en cambio, se acumula como resultado o consecuencia de la asfixia. Si alguien deja de respirar por cualquier motivo, CO₂ ya no se expulsa a través de los pulmones y, por lo tanto, se acumula en el torrente sanguíneo ya que no tiene a dónde ir. CO₂ es por tanto un marcador de asfixia. Aproximadamente de la misma manera, el agua no es "tóxica" simplemente porque puede provocar ahogamiento.

Solo una pequeña fracción de la atmósfera está formada por CO₂ - alrededor del 1 por ciento. Si bien es un subproducto del metabolismo animal, es absolutamente necesario para que las plantas sobrevivan y es una parte fundamental del proceso mundial. Ciclo del carbono. Las plantas absorben CO₂, convertirlo en una serie de reacciones de carbono y oxígeno, y luego liberar el oxígeno a la atmósfera mientras retiene el carbono en forma de glucosa para vivir y crecer. Cuando las plantas mueren o se queman, su carbono se recombina con O₂ en el aire, formando CO₂ y completar el ciclo del carbono.

Los animales generan dióxido de carbono mediante la descomposición de los carbohidratos, proteínas y grasas ingeridos en los alimentos. Todos estos se metabolizan a glucosa, una molécula de seis carbonos que luego ingresa a las células y finalmente se convierte en dióxido de carbono y agua, con la energía resultante utilizada para impulsar las actividades celulares. Esto ocurre a través del proceso de respiración aeróbica (a menudo llamada respiración celular, aunque los términos no son exactamente sinónimos). Toda la glucosa que ingresa a las células tanto de procariotas (bacterias) como de eucariotas no vegetales (animales y hongos) primero se somete a glucólisis, lo que genera un par de moléculas de tres carbonos llamadas piruvato. La mayor parte de esto ingresa al ciclo de Krebs en forma de la molécula de dos carbonos acetil CoA, mientras que el CO₂ se libera. Los portadores de electrones de alta energía NADH y FADH₂ que se forman durante el ciclo de Krebs y luego ceden electrones en presencia de oxígeno en el transporte de electrones reacciones en cadena, que dan como resultado la formación de una gran cantidad de ATP, la "moneda de energía" de las células de los seres vivos. cosas.

CO₂ es un gas que atrapa el calor. En muchos aspectos, esto es algo bueno, ya que evita que la Tierra pierda tanto calor que los animales, como las personas, no podrían sobrevivir. Pero la combustión de combustibles fósiles desde el inicio de la Revolución Industrial en el siglo XIX ha agregado una cantidad significativa de CO₂ gas a la atmósfera, lo que lleva al calentamiento global y sus efectos que empeoran gradualmente.

Durante muchos miles de años, la concentración atmosférica de CO₂ en la atmósfera se mantuvo entre 200 y 300 partes por millón (ppm). Para 2017, había aumentado a casi 400 ppm, una concentración que aún está aumentando. Este CO extra₂ está atrapando el calor y haciendo que el clima cambie. Esto se manifiesta no solo en el aumento de las temperaturas promedio en todo el mundo, sino también en el aumento del nivel del mar, el deshielo de los glaciares, más agua de mar ácida, casquetes polares más pequeños y un aumento en el número de eventos catastróficos (por ejemplo, huracanes). Todos estos problemas están relacionados entre sí y son interdependientes.

Los ejemplos de combustibles fósiles incluyen carbón, petróleo (petróleo) y gas natural. Estos se crean durante un período de millones de años a medida que el material vegetal y animal muerto queda atrapado y enterrado bajo capas de roca. En condiciones favorables de calor y presión, esta materia orgánica se transforma en combustible. Todos los combustibles fósiles contienen carbono, que se quema para producir energía y se libera dióxido de carbono.

El gas de dióxido de carbono tiene una variedad de usos, lo cual es útil porque el material está literalmente en todas partes. Como se señaló anteriormente, se utiliza como refrigerante, aunque esto es más cierto en las formas sólida y líquida. También se utiliza como propulsor de aerosol, raticida (es decir, veneno para ratas), un componente de experimentos físicos a muy baja temperatura y un agente enriquecedor en el aire dentro de los invernaderos. También se utiliza en la fracturación de pozos de petróleo, en algunos tipos de minería, como moderador en ciertos reactores nucleares y en láseres especiales.

Dato interesante: a través de procesos metabólicos básicos, producirá unos 500 gramos de CO₂ en las próximas 24 horas, incluso más si está activo. Eso es más de una libra de gas invisible, simplemente saliendo de su nariz y boca, así como de sus poros. De hecho, así es como las personas pierden peso con el tiempo, sin incluir las pérdidas (temporales) de agua.