Qu'est-ce que le gaz CO2 ?

Le dioxyde de carbone fait partie des nombreux termes scientifiques qui portent un large éventail de significations et un large éventail de connotations. Si vous êtes familier avec la respiration cellulaire, vous savez peut-être que le dioxyde de carbone gazeux - en abrégé CO₂ – est un déchet de cette série de réactions chez les animaux, dans laquelle l'oxygène gazeux, ou O₂, est un réactif; vous savez peut-être aussi que dans les plantes, ce processus est en fait inversé, avec du CO₂ servant de carburant dans la photosynthèse et O₂ comme un déchet.

Peut-être plus célèbre, grâce à la politique et aux sciences de la Terre du siècle actuel, CO₂ est connu pour être un gaz à effet de serre, responsable d'aider à piéger la chaleur dans l'atmosphère terrestre. CO₂ est un sous-produit de la combustion de combustibles fossiles, et le réchauffement de la planète qui en résulte a conduit les citoyens de la Terre à rechercher des sources d'énergie alternatives.

En dehors de ces problèmes, le CO₂ le gaz, une molécule élégamment simple, a un certain nombre d'autres fonctions biochimiques et industrielles que les fans de science devraient connaître.

Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore à température ambiante. Chaque fois que vous expirez, des molécules de dioxyde de carbone quittent votre corps et font partie de l'atmosphère. CO₂ les molécules contiennent un seul atome de carbone flanqué de deux atomes d'oxygène, de sorte que la molécule est de forme linéaire :

O=C=O

Chaque atome de carbone forme quatre liaisons avec ses voisins dans des molécules stables, tandis que chaque atome d'oxygène forme deux liaisons. Ainsi avec chaque liaison carbone-oxygène dans le CO₂ constitué d'une double liaison - c'est-à-dire de deux paires d'électrons partagés - CO₂ est très stable.

Comme un coup d'œil sur un tableau périodique des éléments révèle (voir Ressources), le poids moléculaire du carbone est de 12 unités de masse atomique (amu), tandis que celui de l'oxygène est de 16 amu. Le poids moléculaire du dioxyde de carbone est donc de 12 + 2(16) = 44. Une autre façon d'exprimer cela est de dire qu'une mole de CO₂ a une masse de 44, avec une mole équivalant à 6,02 × 10²³ molécules individuelles. (Ce chiffre, connu sous le nom de nombre d'Avogadro, est dérivé du fait que la masse moléculaire du carbone est fixée à exactement 12 grammes, ce que nous contient le double du nombre de protons que contient le carbone, et cette masse de carbone contient 6,02 × 10²³ atomes de carbone. Le poids moléculaire de chaque autre élément a été structuré autour de cette norme.)

Le dioxyde de carbone peut également exister sous forme liquide, état dans lequel il est utilisé comme réfrigérant, dans les extincteurs et dans la production de boissons gazeuses telles que le soda; et sous forme solide, état dans lequel il est utilisé comme réfrigérant et peut provoquer des gelures s'il entre en contact avec la peau.

Le dioxyde de carbone est souvent mal compris comme étant toxique car il est fréquemment associé à l'asphyxie et même à la mort. Bien que des niveaux suffisants de CO₂ peut en effet être directement toxique et provoquer l'asphyxie, ce qui se passe généralement c'est que le CO₂ au lieu de cela s'accumule à la suite d'une asphyxie. Si quelqu'un arrête de respirer pour une raison quelconque, le CO₂ n'est plus expulsé par les poumons et s'accumule donc dans la circulation sanguine car il n'a nulle part où aller. CO₂ est donc un marqueur d'asphyxie. À peu près de la même manière, l'eau n'est pas « toxique » simplement parce qu'elle peut conduire à la noyade.

Seule une infime fraction de l'atmosphère est constituée de CO₂ – environ 1%. Bien qu'il s'agisse d'un sous-produit du métabolisme animal, il est absolument nécessaire à la survie des plantes et fait partie intégrante de la cycle du carbone. Les plantes absorbent du CO₂, le convertir en une série de réactions carbone et oxygène, puis libérer l'oxygène dans l'atmosphère tout en conservant le carbone sous forme de glucose pour vivre et croître. Lorsque les plantes meurent ou sont brûlées, leur carbone se recombine avec O₂ dans l'air, formant du CO₂ et l'achèvement du cycle du carbone.

Les animaux produisent du dioxyde de carbone en décomposant les glucides, les protéines et les graisses ingérés dans les aliments. Tous ces éléments sont métabolisés en glucose, une molécule à six carbones qui pénètre ensuite dans les cellules et devient finalement du dioxyde de carbone et de l'eau, l'énergie résultante étant utilisée pour alimenter les activités cellulaires. Cela se produit par le processus de respiration aérobie (souvent appelée respiration cellulaire, bien que les termes ne soient pas précisément synonymes). Tout le glucose qui pénètre dans les cellules des procaryotes (bactéries) et des eucaryotes non végétaux (animaux et champignons) subit d'abord une glycolyse, qui génère une paire de molécules à trois carbones appelées pyruvate. La plupart de ces éléments entrent dans le cycle de Krebs sous la forme d'acétyl CoA, une molécule à deux carbones, tandis que le CO₂ est libéré. Les porteurs d'électrons de haute énergie NADH et FADH₂ qui se forment au cours du cycle de Krebs puis cèdent des électrons en présence d'oxygène dans le transport d'électrons réactions en chaîne, entraînant la formation d'une grande quantité d'ATP, la "monnaie énergétique" des cellules du vivant choses.

CO₂ est un gaz qui piège la chaleur. À bien des égards, c'est une bonne chose, car cela empêche la Terre de perdre tellement de chaleur que les animaux tels que les humains seraient incapables de survivre. Mais la combustion de combustibles fossiles depuis le début de la révolution industrielle au 19ème siècle a ajouté une quantité importante de CO₂ gaz dans l'atmosphère, conduisant au réchauffement climatique et à ses effets qui s'aggravent progressivement.

Pendant des milliers d'années, la concentration atmosphérique de CO₂ dans l'atmosphère est resté entre 200 et 300 parties par million (ppm). En 2017, elle avait atteint près de 400 ppm, une concentration qui continue d'augmenter. Ce CO supplémentaire₂ emprisonne la chaleur et fait changer le climat. Cela se manifeste non seulement par l'augmentation des températures moyennes dans le monde, mais aussi par l'élévation du niveau de la mer, la fonte des glaciers, plus de l'eau de mer acide, des calottes glaciaires polaires plus petites et une augmentation du nombre d'événements catastrophiques (par exemple, ouragans). Ces problèmes sont tous liés et interdépendants.

Des exemples de combustibles fossiles comprennent le charbon, le pétrole (pétrole) et le gaz naturel. Celles-ci sont créées sur une période de millions d'années à mesure que les plantes et les animaux morts sont piégés et enfouis sous des couches de roche. Dans des conditions de chaleur et de pression favorables, cette matière organique se transforme en combustible. Tous les combustibles fossiles contiennent du carbone, et ceux-ci sont brûlés pour produire de l'énergie, et du dioxyde de carbone est libéré.

Le dioxyde de carbone a une variété d'utilisations, ce qui est pratique car le produit est littéralement partout. Comme indiqué précédemment, il est utilisé comme réfrigérant, bien que cela soit plus vrai pour les formes solides et liquides. Il est également utilisé comme propulseur d'aérosol, rodenticide (c. Il est également utilisé dans la fracturation des puits de pétrole, dans certains types d'exploitation minière, comme modérateur dans certains réacteurs nucléaires et dans des lasers spéciaux.

Fait intéressant: Grâce à des processus métaboliques de base, vous produisez environ 500 grammes de CO₂ dans les prochaines 24 heures – encore plus si vous êtes actif. C'est plus d'une livre de gaz invisible, qui s'échappe de votre nez et de votre bouche ainsi que de vos pores. C'est en fait la façon dont les gens perdent du poids au fil du temps, sans compter les pertes d'eau (temporaires).