O que é gás CO2?

O dióxido de carbono está entre os muitos termos científicos que carregam uma ampla gama de significados e uma gama igualmente ampla de conotações. Se você está familiarizado com a respiração celular, deve saber que o gás dióxido de carbono - abreviado CO₂ - é um resíduo desta série de reações em animais, em que o gás oxigênio, ou O₂, é um reagente; você também deve saber que em plantas, este processo é de fato revertido, com CO₂ servindo como combustível na fotossíntese e O₂ como um produto residual.

Talvez o mais famoso seja, graças à política e às ciências da Terra do século atual, CO₂ é conhecido por ser um gás de efeito estufa, responsável por ajudar a reter o calor na atmosfera terrestre. CO₂ é um subproduto da queima de combustíveis fósseis, e o conseqüente aquecimento do planeta tem levado os cidadãos da Terra na busca por fontes alternativas de energia.

Além desses problemas, CO₂ o gás, uma molécula elegantemente simples, tem uma série de outras funções bioquímicas e industriais das quais os fãs da ciência devem estar cientes.

O dióxido de carbono é um gás incolor e inodoro à temperatura ambiente. Cada vez que você expira, as moléculas de dióxido de carbono deixam seu corpo e se tornam parte da atmosfera. CO₂ moléculas contém um único átomo de carbono flanqueado por dois átomos de oxigênio, de modo que a molécula tem forma linear:

O = C = O

Cada átomo de carbono forma quatro ligações com seus vizinhos em moléculas estáveis, enquanto cada átomo de oxigênio forma duas ligações. Assim, com cada ligação carbono-oxigênio em CO₂ consistindo em uma ligação dupla - isto é, dois pares de elétrons compartilhados - CO₂ é altamente estável.

Como uma rápida olhada em uma tabela periódica de elementos revela (consulte Recursos), o peso molecular do carbono é 12 unidades de massa atômica (amu), enquanto o do oxigênio é 16 amu. O peso molecular do dióxido de carbono é, portanto, 12 + 2 (16) = 44. Outra forma de expressar isso é dizer que um mole de CO₂ tem uma massa de 44, com um mol sendo equivalente a 6,02 × 10²³ moléculas individuais. (Este valor, conhecido como número de Avogadro, é derivado do fato de que a massa molecular do carbono é definida em exatamente 12 gramas, que é o dobro do número de prótons que o carbono contém, e essa massa de carbono contém 6,02 × 10²³ átomos de carbono. O peso molecular de todos os outros elementos foi estruturado em torno deste padrão.)

O dióxido de carbono também pode existir na forma líquida, estado em que é utilizado como refrigerante, em extintores de incêndio e na produção de bebidas carbonatadas, como refrigerante; e como sólido, em que estado é usado como refrigerante e pode causar queimaduras se entrar em contato com a pele.

O dióxido de carbono é frequentemente mal interpretado como sendo tóxico porque está freqüentemente associado à asfixia e até mesmo à morte. Embora níveis suficientes de CO₂ pode na verdade ser diretamente tóxico e causar asfixia, o que geralmente acontece é que o CO₂ em vez disso, acumula-se como resultado ou consequência de asfixia. Se alguém parar de respirar por qualquer motivo, CO₂ não é mais expelido pelos pulmões e, portanto, acumula-se na corrente sanguínea, pois não tem para onde ir. CO₂ é, portanto, um marcador de asfixia. Quase da mesma forma, a água não é "tóxica" apenas porque pode causar afogamento.

Apenas uma pequena fração da atmosfera consiste em CO₂ - cerca de 1 por cento. Embora seja um subproduto do metabolismo animal, é absolutamente necessário para a sobrevivência das plantas e é uma parte instrumental do metabolismo animal ciclo do carbono. As plantas absorvem CO₂, convertê-lo em uma série de reações de carbono e oxigênio e, em seguida, liberar o oxigênio para a atmosfera enquanto retém o carbono na forma de glicose para viver e crescer. Quando as plantas morrem ou são queimadas, seu carbono se recombina com O₂ no ar, formando CO₂ e completando o ciclo do carbono.

Os animais geram dióxido de carbono através da quebra dos carboidratos, proteínas e gorduras ingeridos nos alimentos. Todos esses são metabolizados em glicose, uma molécula de seis carbonos que então entra nas células e, por fim, torna-se dióxido de carbono e água, com a energia resultante usada para alimentar as atividades celulares. Isso ocorre por meio do processo de respiração aeróbica (geralmente chamada de respiração celular, embora os termos não sejam precisamente sinônimos). Toda a glicose que entra nas células de procariotos (bactérias) e eucariotos não vegetais (animais e fungos) primeiro sofre glicólise, que gera um par de moléculas de três carbonos chamadas piruvato. A maior parte disso entra no ciclo de Krebs na forma da molécula de dois carbonos acetil CoA, enquanto o CO₂ está liberado. Os portadores de elétrons de alta energia NADH e FADH₂ que são formados durante o ciclo de Krebs, então perdem elétrons na presença de oxigênio no transporte de elétrons reações em cadeia, resultando na formação de uma grande quantidade de ATP, a "moeda de energia" das células da vida coisas.

CO₂ é um gás que retém o calor. Em muitos aspectos, isso é bom, pois evita que a Terra perca tanto calor que animais como as pessoas seriam incapazes de sobreviver. Mas a combustão de combustíveis fósseis desde o início da Revolução Industrial no século 19 adicionou uma quantidade significativa de CO₂ gás para a atmosfera, levando ao aquecimento global e seus efeitos de agravamento gradual.

Por muitos milhares de anos, a concentração atmosférica de CO₂ na atmosfera permaneceu entre 200 e 300 partes por milhão (ppm). Em 2017, havia subido para quase 400 ppm, uma concentração que ainda está aumentando. Este CO extra₂ está prendendo o calor e causando mudanças climáticas. Isso se manifesta não apenas no aumento das temperaturas médias em todo o mundo, mas no aumento do nível do mar, derretimento glacial, mais água do mar ácida, calotas polares menores e um aumento no número de eventos catastróficos (por exemplo, furacões). Esses problemas são todos inter-relacionados e interdependentes.

Exemplos de combustíveis fósseis incluem carvão, petróleo (óleo) e gás natural. Eles são criados ao longo de um período de milhões de anos, à medida que plantas e animais mortos ficam presos e enterrados sob camadas de rocha. Em condições favoráveis ​​de calor e pressão, essa matéria orgânica é transformada em combustível. Todos os combustíveis fósseis contêm carbono, e estes são queimados para produzir energia e dióxido de carbono é liberado.

O gás dióxido de carbono tem uma variedade de usos, o que é útil porque a substância está literalmente em toda parte. Conforme observado anteriormente, ele é usado como refrigerante, embora isso seja mais verdadeiro para as formas sólida e líquida. Ele também é usado como um propelente de aerossol, um rodenticida (ou seja, veneno de rato), um componente de experimentos de física de temperatura muito baixa e um agente enriquecedor no ar dentro de estufas. Também é utilizado no fraturamento de poços de petróleo, em alguns tipos de mineração, como moderador em alguns reatores nucleares e em lasers especiais.

Fato interessante: por meio de processos metabólicos básicos, você produzirá cerca de 500 gramas de CO₂ nas próximas 24 horas - ainda mais se você estiver ativo. Isso é mais do que meio quilo de gás invisível, saindo de seu nariz e boca, bem como de seus poros. Na verdade, é assim que as pessoas perdem peso com o tempo, sem incluir as perdas (temporárias) de água.