Kas yra CO2 dujos?

Anglies dioksidas yra vienas iš daugelio mokslinių terminų, turinčių daugybę prasmių ir panašiai platų konotacijų spektrą. Jei esate susipažinęs su ląstelių kvėpavimu, galite žinoti, kad anglies dioksido dujos - sutrumpintai CO₂ Yra šios reakcijos su gyvūnais atliekos, kuriose yra deguonies dujų arba O₂yra reagentas; taip pat galite žinoti, kad augaluose šis procesas iš tikrųjų yra atvirkštinis, naudojant CO₂ naudojamas kaip fotosintezės kuras ir O₂ kaip atliekų produktas.

Galbūt dar garsiau dėka dabartinio amžiaus politikos ir žemės mokslo, CO₂ garsėja tuo, kad yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, atsakingos už tai, kad padėtų sulaikyti šilumą Žemės atmosferoje. CO₂ yra šalutinis iškastinio kuro deginimo produktas, o dėl to kilęs planetos atšilimas paskatino Žemės piliečius ieškoti alternatyvių energijos šaltinių.

Be šių klausimų, CO₂ dujos, elegantiškai paprasta molekulė, turi daugybę kitų biocheminių ir pramoninių funkcijų, kurias mokslo gerbėjai turėtų žinoti.

Anglies dioksidas yra bespalvės, bekvapės dujos kambario temperatūroje. Kiekvieną kartą, kai iškvepiate, anglies dioksido molekulės palieka jūsų kūną ir tampa atmosferos dalimi. CO₂ molekulėse yra vienas anglies atomas, susidedantis iš dviejų deguonies atomų, kad molekulė būtų linijinės formos:

O = C = O

Kiekvienas anglies atomas su kaimynais pastoviose molekulėse suformuoja keturias jungtis, o kiekvienas deguonies atomas - dvi. Taigi su kiekvienu anglies ir deguonies ryšiu CO₂ susidedantis iš dvigubos jungties - tai yra dviejų bendrų elektronų porų - CO₂ yra labai stabilus.

Žvilgsnis į periodinę elementų lentelę rodo (žr. Ištekliai), anglies molekulinė masė yra 12 atominės masės vienetų (amu), o deguonies - 16 amų. Anglies dioksido molekulinė masė yra 12 + 2 (16) = 44. Kitas būdas tai išreikšti yra pasakyti, kad vienas molis CO₂ masė yra 44, o vienas molis yra lygus 6,02 × 10²³ atskiros molekulės. (Šis skaičius, žinomas kaip Avogadro skaičius, gaunamas iš to, kad anglies molekulinė masė yra nustatyta lygiai 12 gramų, kurių mums yra dvigubai daugiau nei anglies protonuose, o šioje anglies masėje yra 6,02 × 10²³ anglies atomus. Kiekvieno kito elemento molekulinė masė buvo suskirstyta pagal šį standartą.)

Anglies dioksidas taip pat gali egzistuoti kaip skystis, būsena, naudojama kaip šaltnešis, gesintuvuose ir gazuotų gėrimų, tokių kaip soda, gamyboje; ir kaip kieta medžiaga, kurioje būsenoje jis naudojamas kaip šaltnešis ir gali patekti į šalį, jei liečiasi su oda.

Anglies dioksidas dažnai neteisingai suprantamas kaip toksiškas, nes jis dažnai siejamas su uždusimu ir net gyvybės praradimu. Nors pakankamas CO kiekis₂ iš tikrųjų gali būti tiesiogiai toksiškas ir sukelti uždusimą, dažniausiai nutinka tai, kad CO₂ vietoj to kaupiasi dėl asfiksijos. Jei kas nors dėl kokių nors priežasčių nustoja kvėpuoti, CO₂ nebeišmetamas per plaučius, todėl kaupiasi kraujyje, nes neturi kur daugiau eiti. CO₂ todėl yra uždusimo žymuo. Lygiai taip pat vanduo nėra „toksiškas“ vien todėl, kad gali nuskęsti.

Tik nedidelę atmosferos dalį sudaro CO₂ - apie 1 proc. Nors tai yra šalutinis medžiagų apykaitos produktas, augalams jis yra būtinas, kad išgyventų ir yra svarbi viso pasaulio dalis anglies ciklas. Augalai įgauna CO₂, paverčia jį daugybe reakcijų anglimi ir deguonimi, o tada išskiria deguonį į atmosferą, išlaikydamas anglies gliukozės pavidalu gyvą ir augančią. Kai augalai žūva arba yra sudeginti, jų anglis rekombinuojasi su O₂ ore, formuodamas CO₂ ir užbaigti anglies ciklą.

Gyvūnai anglies dioksidą gamina skaidydami maiste suvartojamus angliavandenius, baltymus ir riebalus. Visa tai metabolizuojama į gliukozę - šešių anglių molekulę, kuri vėliau patenka į ląsteles ir galiausiai tampa anglies dioksidu ir vandeniu, o gaunama energija naudojama ląstelių veiklai valdyti. Tai įvyksta per aerobinį kvėpavimą (dažnai vadinamą ląstelių kvėpavimu, nors terminai nėra tiksliai sinonimai). Visa gliukozė, patekusi į prokariotų (bakterijų) ir ne augalinių eukariotų (gyvūnų) ląsteles ir grybai) pirmiausia atliekama glikolizė, kuri sukuria trijų anglies molekulių porą, vadinamą piruvatas. Daugiausia tai patenka į Krebso ciklą dviejų anglies molekulių acetilo CoA pavidalu, o CO₂ yra išlaisvintas. Didelės energijos elektronų nešėjai NADH ir FADH₂ kurios susidaro Krebso ciklo metu, elektronų transporte esant deguoniui, atsisako elektronų grandininės reakcijos, dėl kurių susidaro daug ATP, gyvųjų ląstelių „energijos valiuta“ daiktus.

CO₂ yra šilumą sulaikančios dujos. Daugeliu atžvilgių tai yra geras dalykas, nes jis neleidžia Žemei prarasti tiek šilumos, kad tokie gyvūnai kaip žmonės negalėtų išgyventi. Bet iškastinio kuro deginimas nuo XIX a. Prasidėjusios pramonės revoliucijos pridėjo daug CO₂ dujų į atmosferą, lemia visuotinį atšilimą ir palaipsniui blogėjantį jo poveikį.

Daugelį tūkstančių metų CO koncentracija atmosferoje₂ atmosferoje išliko nuo 200 iki 300 milijoninių dalių (ppm). Iki 2017 m. Jis padidėjo iki beveik 400 ppm, koncentracija vis dar didėja. Šis papildomas CO₂ sulaiko šilumą ir sukelia klimato pokyčius. Tai pasireiškia ne tik didėjančia vidutine temperatūra visame pasaulyje, bet ir kylančiu jūros lygiu, ledynų tirpimu ir kt rūgštus jūros vanduo, mažesni poliariniai ledo dangteliai ir katastrofiškų įvykių skaičiaus padidėjimas (pavyzdžiui, uraganai). Visos šios problemos yra tarpusavyje susijusios ir priklauso.

Iškastinio kuro pavyzdžiai yra anglis, nafta (nafta) ir gamtinės dujos. Jie sukuriami per milijonus metų, kai negyva augalinė ir gyvūninė medžiaga įstringa ir palaidojama po uolienos sluoksniais. Esant palankioms šilumos ir slėgio sąlygoms, ši organinė medžiaga virsta kuru. Visuose iškastiniuose degaluose yra anglies, jie deginami, kad gautų energijos, ir išsiskiria anglies dioksidas.

Anglies dioksido dujos gali būti naudojamos įvairiai, o tai yra patogu, nes medžiagos yra tiesiog visur. Kaip minėta anksčiau, jis naudojamas kaip šaltnešis, nors tai labiau pasakytina apie kietą ir skystą formą. Jis taip pat naudojamas kaip aerozolinis variklis, rodenticidas (t. Y. Žiurkių nuodai), labai žemos temperatūros fizikos eksperimentų komponentas ir sodrinantis oras šiltnamių viduje. Jis taip pat naudojamas skaldant naftos šulinius, kai kurioms kasybos rūšims, kaip moderatorius tam tikruose branduoliniuose reaktoriuose ir specialiuose lazeriuose.

Įdomus faktas: Vykdydami pagrindinius medžiagų apykaitos procesus, pasigaminsite apie 500 gramų CO₂ per kitas 24 valandas - dar daugiau, jei esate aktyvus. Tai yra daugiau nei vienas kilogramas nematomų dujų, tiesiog sklindančių iš nosies ir burnos, taip pat iš porų. Iš tikrųjų taip žmonės laikui bėgant lieknėja, neįskaitant vandens (laikinų) nuostolių.