Apa itu Gas CO2?

Karbon dioksida adalah salah satu dari sekian banyak istilah ilmiah yang memiliki cakupan makna yang luas dan beragam konotasi yang serupa. Jika Anda akrab dengan respirasi seluler, Anda mungkin tahu bahwa gas karbon dioksida – disingkat CO₂ – adalah produk limbah dari rangkaian reaksi ini pada hewan, di mana gas oksigen, atau O₂, adalah reaktan; Anda mungkin juga tahu bahwa pada tumbuhan, proses ini berlaku terbalik, dengan CO₂ berfungsi sebagai bahan bakar dalam fotosintesis dan O₂ sebagai produk limbah.

Mungkin yang lebih terkenal, berkat ilmu politik dan Bumi abad ini, CO₂ terkenal sebagai gas rumah kaca, yang bertanggung jawab untuk membantu menjebak panas di atmosfer bumi. BERSAMA₂ adalah produk sampingan dari pembakaran bahan bakar fosil, dan pemanasan planet yang diakibatkannya telah membuat warga Bumi mencari sumber energi alternatif.

Terlepas dari masalah ini, CO₂ gas, molekul sederhana yang elegan, memiliki sejumlah fungsi biokimia dan industri lain yang harus disadari oleh para penggemar sains.

Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau pada suhu kamar. Setiap kali Anda menghembuskan napas, molekul karbon dioksida meninggalkan tubuh Anda dan menjadi bagian dari atmosfer. BERSAMA₂ molekul mengandung atom karbon tunggal yang diapit oleh dua atom oksigen, sehingga molekul berbentuk linier:

O=C=O

Setiap atom karbon membentuk empat ikatan dengan tetangganya dalam molekul stabil, sedangkan setiap atom oksigen membentuk dua ikatan. Jadi dengan setiap ikatan karbon-oksigen dalam CO₂ terdiri dari ikatan rangkap – yaitu, dua pasang elektron bersama – CO₂ sangat stabil.

Sekilas tabel periodik unsur mengungkapkan (lihat Sumberdaya), berat molekul karbon adalah 12 satuan massa atom (sma), sedangkan oksigen adalah 16 amu. Dengan demikian, berat molekul karbon dioksida adalah 12 + 2(16) = 44. Cara lain untuk menyatakan ini adalah dengan mengatakan bahwa satu mol CO₂ memiliki massa 44, dengan satu mol setara dengan 6,02 × 10²³ molekul individu. (Angka ini, dikenal sebagai bilangan Avogadro, diturunkan dari fakta bahwa massa molekul karbon ditetapkan pada tepat 12 gram, yang merupakan dua kali lipat jumlah proton yang dikandung karbon, dan massa karbon ini mengandung 6,02 × 10²³ atom karbon. Berat molekul setiap elemen lain disusun di sekitar standar ini.)

Karbon dioksida juga bisa ada sebagai cairan, keadaan di mana digunakan sebagai pendingin, dalam alat pemadam kebakaran dan dalam produksi minuman berkarbonasi seperti soda; dan sebagai padatan, di mana digunakan sebagai zat pendingin dan dapat menyebabkan radang dingin jika bersentuhan dengan kulit.

Karbon dioksida sering disalahpahami sebagai racun karena sering dikaitkan dengan sesak napas dan bahkan hilangnya nyawa. Sementara kadar CO. yang cukup₂ sebenarnya bisa langsung toksik dan menyebabkan sesak nafas, yang biasanya terjadi adalah CO₂ malah menumpuk sebagai akibat atau konsekuensi dari sesak napas. Jika seseorang berhenti bernapas karena alasan apa pun, CO₂ tidak lagi dikeluarkan melalui paru-paru, dan karena itu menumpuk di aliran darah karena tidak ada tempat lain untuk pergi. BERSAMA₂ karena itu merupakan penanda asfiksia. Dengan cara yang hampir sama, air tidak "beracun" hanya karena dapat menyebabkan tenggelam.

Hanya sebagian kecil dari atmosfer yang terdiri dari CO₂ - sekitar 1 persen. Meskipun merupakan produk sampingan dari metabolisme hewan, tanaman sangat penting untuk bertahan hidup dan merupakan bagian penting dari dunia siklus karbon. Tumbuhan menyerap CO₂, mengubahnya dalam serangkaian reaksi karbon dan oksigen, dan kemudian melepaskan oksigen ke atmosfer sambil mempertahankan karbon dalam bentuk glukosa untuk hidup dan tumbuh. Ketika tanaman mati atau terbakar, karbon mereka bergabung kembali dengan O₂ di udara membentuk CO₂ dan menyelesaikan siklus karbon.

Hewan menghasilkan karbon dioksida melalui pemecahan karbohidrat, protein, dan lemak yang dicerna dalam makanan. Semua ini dimetabolisme menjadi glukosa, molekul enam karbon yang kemudian memasuki sel dan akhirnya menjadi karbon dioksida dan air, dengan energi yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan aktivitas seluler. Hal ini terjadi melalui proses respirasi aerobik (sering disebut respirasi seluler, meskipun istilah tersebut tidak sama persis). Semua glukosa yang masuk ke dalam sel baik prokariota (bakteri) maupun eukariota non tumbuhan (hewan dan jamur) pertama mengalami glikolisis, yang menghasilkan sepasang molekul tiga karbon yang disebut piruvat. Sebagian besar memasuki siklus Krebs dalam bentuk molekul dua karbon asetil KoA, sedangkan CO₂ dibebaskan. Pembawa elektron berenergi tinggi NADH dan FADH₂ yang terbentuk selama siklus Krebs kemudian melepaskan elektron dengan adanya oksigen dalam transpor elektron reaksi berantai, menghasilkan pembentukan banyak ATP, "mata uang energi" sel-sel hidup sesuatu.

BERSAMA₂ adalah gas penangkap panas. Dalam banyak hal, ini adalah hal yang baik, karena mencegah Bumi kehilangan begitu banyak panas sehingga hewan seperti manusia tidak dapat bertahan hidup. Tetapi pembakaran bahan bakar fosil sejak awal Revolusi Industri pada abad ke-19 telah menambah jumlah CO. yang signifikan₂ gas ke atmosfer, yang menyebabkan pemanasan global dan efek yang secara bertahap memburuk.

Selama ribuan tahun, konsentrasi atmosfer CO₂ di atmosfer tetap antara 200 dan 300 bagian per juta (ppm). Pada tahun 2017, telah meningkat menjadi hampir 400 ppm, konsentrasi yang masih terus meningkat. CO tambahan ini₂ menjebak panas dan menyebabkan iklim berubah. Hal ini dimanifestasikan tidak hanya dalam peningkatan suhu rata-rata di seluruh dunia, tetapi dalam kenaikan permukaan laut, pencairan glasial, lebih banyak lagi air laut yang asam, lapisan es kutub yang lebih kecil, dan peningkatan jumlah peristiwa bencana (misalnya, badai). Masalah-masalah ini semua saling terkait dan saling bergantung.

Contoh bahan bakar fosil termasuk batu bara, minyak bumi (minyak) dan gas alam. Ini diciptakan selama jutaan tahun sebagai tanaman mati dan bahan hewan menjadi terperangkap dan terkubur di bawah lapisan batu. Di bawah kondisi panas dan tekanan yang menguntungkan, bahan organik ini diubah menjadi bahan bakar. Semua bahan bakar fosil mengandung karbon, dan ini dibakar untuk menghasilkan energi, dan karbon dioksida dilepaskan.

Gas karbon dioksida memiliki berbagai kegunaan, yang berguna karena barang-barangnya ada di mana-mana. Seperti disebutkan sebelumnya, ini digunakan sebagai zat pendingin, meskipun ini lebih berlaku untuk bentuk padat dan cair. Ini juga digunakan sebagai propelan aerosol, rodentisida (yaitu, racun tikus), komponen eksperimen fisika suhu sangat rendah dan agen pengayaan di udara di dalam rumah kaca. Ini juga digunakan dalam rekahan sumur minyak, di beberapa jenis pertambangan, sebagai moderator di reaktor nuklir tertentu dan di laser khusus.

Fakta menarik: Melalui proses metabolisme dasar, Anda akan menghasilkan sekitar 500 gram CO₂ dalam 24 jam ke depan – bahkan lebih jika Anda aktif. Itu lebih dari satu pon gas tak kasat mata, yang keluar begitu saja dari hidung dan mulut Anda serta dari pori-pori Anda. Faktanya, ini adalah bagaimana orang menurunkan berat badan dari waktu ke waktu, tidak termasuk kehilangan air (sementara).