Ce este gazul CO2?

Dioxidul de carbon se numără printre numeroșii termeni științifici care au o gamă largă de semnificații și o gamă similară de conotații. Dacă sunteți familiarizați cu respirația celulară, este posibil să știți că dioxidul de carbon gazos - abreviat CO₂ - este un produs rezidual al acestei serii de reacții la animale, în care oxigenul gazos sau O₂, este un reactant; s-ar putea să știți, de asemenea, că la plante, acest proces este inversat, cu CO₂ servind drept combustibil în fotosinteză și O₂ ca produs rezidual.

Poate mai cunoscut, datorită politicii și științei Pământului din secolul actual, CO₂ este renumit pentru că este un gaz cu efect de seră, responsabil pentru a ajuta la captarea căldurii în atmosfera Pământului. CO₂ este un produs secundar al arderii combustibililor fosili, iar încălzirea consecventă a planetei i-a determinat pe cetățenii Pământului să caute surse alternative de energie.

În afară de aceste probleme, CO₂ gazul, o moleculă elegantă, are o serie de alte funcții biochimice și industriale pe care fanii științei ar trebui să le cunoască.

Dioxidul de carbon este un gaz incolor, inodor la temperatura camerei. De fiecare dată când expiri, moleculele de dioxid de carbon părăsesc corpul tău și devin parte a atmosferei. CO₂ moleculele conțin un singur atom de carbon flancat de doi atomi de oxigen, astfel încât molecula are o formă liniară:

O = C = O

Fiecare atom de carbon formează patru legături cu vecinii săi în molecule stabile, în timp ce fiecare atom de oxigen formează două legături. Astfel, cu fiecare legătură carbon-oxigen în CO₂ constând dintr-o legătură dublă - adică două perechi de electroni împărțiți - CO₂ este foarte stabil.

După cum arată o privire la un tabel periodic de elemente (vezi Resurse), greutatea moleculară a carbonului este de 12 unități de masă atomică (amu), în timp ce cea a oxigenului este de 16 amu. Greutatea moleculară a dioxidului de carbon este deci 12 + 2 (16) = 44. Un alt mod de a exprima acest lucru este acela de a spune că un mol de CO₂ are o masă de 44, cu un mol echivalent cu 6,02 × 10²³ molecule individuale. (Această cifră, cunoscută sub numele de Avogadro, este derivată din faptul că masa moleculară a carbonului este stabilită la exact 12 grame, pe care ne conține de două ori numărul de protoni pe care îi conține carbonul, iar această masă de carbon conține 6,02 × 10²³ atomi de carbon. Greutatea moleculară a oricărui alt element a fost structurată în jurul acestui standard.)

Dioxidul de carbon poate exista și sub formă de lichid, stare în care este utilizat ca agent frigorific, în stingătoarele de incendiu și în producția de băuturi carbogazoase, cum ar fi sifonul; și ca solid, în ce stare este utilizat ca agent frigorific și poate provoca degerături dacă intră în contact cu pielea.

Dioxidul de carbon este adesea înțeles greșit ca fiind toxic deoarece este frecvent asociat cu asfixierea și chiar cu pierderea de vieți omenești. În timp ce niveluri suficiente de CO₂ poate fi de fapt direct toxic și poate provoca asfixiere, ceea ce se întâmplă de obicei este că CO₂ în schimb se acumulează ca rezultat sau consecință a asfixierii. Dacă cineva încetează să respire din orice motiv, CO₂ nu mai este expulzat prin plămâni și, prin urmare, se acumulează în sânge, deoarece nu mai are încotro. CO₂ este deci un marker al asfixierii. Aproximativ în același mod, apa nu este „toxică” doar pentru că poate duce la înec.

Doar o mică parte din atmosferă este formată din CO₂ - aproximativ 1 la sută. Deși este un produs secundar al metabolismului animalelor, este absolut necesar ca plantele să supraviețuiască și este o parte instrumentală a lumii ciclul carbonului. Plantele iau CO₂, transformați-l într-o serie de reacții carbon și oxigen, apoi eliberați oxigenul în atmosferă, în timp ce rețineți carbonul sub formă de glucoză pentru a trăi și a crește. Când plantele mor sau sunt arse, carbonul lor se recombină cu O₂ în aer, formând CO₂ și finalizarea ciclului carbonului.

Animalele generează dioxid de carbon prin descompunerea carbohidraților, proteinelor și grăsimilor ingerate din alimente. Toate acestea sunt metabolizate în glucoză, o moleculă de șase carbon care apoi intră în celule și devine în cele din urmă dioxid de carbon și apă, cu energia rezultată utilizată pentru a alimenta activitățile celulare. Acest lucru are loc prin procesul de respirație aerobă (adesea numită respirație celulară, deși termenii nu sunt tocmai sinonimi). Toată glucoza care intră în celulele atât ale procariotelor (bacteriilor), cât și ale eucariotelor neplante (animalelor și ciuperci) suferă mai întâi glicoliză, care generează o pereche de molecule de trei carbon numite piruvat. Cea mai mare parte a acestora intră în ciclul Krebs sub forma moleculei de doi carboni acetil CoA, în timp ce CO₂ este eliberat. Purtătorii de electroni de mare energie NADH și FADH₂ care se formează în timpul ciclului Krebs, apoi renunță la electroni în prezența oxigenului în transportul electronilor reacții în lanț, rezultând în formarea unei cantități mari de ATP, „moneda energetică” a celulelor vieții lucruri.

CO₂ este un gaz care captează căldura. În multe privințe, acesta este un lucru bun, deoarece împiedică Pământul să piardă atât de multă căldură încât animale precum oamenii nu ar putea să supraviețuiască. Dar arderea combustibililor fosili de la începutul Revoluției Industriale din secolul al XIX-lea a adăugat o cantitate semnificativă de CO₂ gaz în atmosferă, ducând la încălzirea globală și la efectele sale agravante treptat.

Timp de multe mii de ani, concentrația atmosferică de CO₂ în atmosferă a rămas între 200 și 300 de părți pe milion (ppm). Până în 2017, a crescut la aproape 400 ppm, o concentrație care este încă în creștere. Acest CO suplimentar₂ captează căldura și determină schimbarea climei. Acest lucru se manifestă nu numai în creșterea temperaturilor medii la nivel mondial, ci și în creșterea nivelului mării, topirea glaciară, mai mult apă de mare acidă, calote polare mai mici și o creștere a numărului de evenimente catastrofale (de exemplu, uragane). Aceste probleme sunt toate interdependente și interdependente.

Exemple de combustibili fosili includ cărbune, petrol (petrol) și gaze naturale. Acestea sunt create pe o perioadă de milioane de ani pe măsură ce materialele vegetale și animale moarte devin prinse și îngropate sub straturi de piatră. În condiții favorabile de căldură și presiune, această materie organică este transformată într-un combustibil. Toți combustibilii fosili conțin carbon și aceștia sunt arși pentru a produce energie, iar dioxidul de carbon este eliberat.

Gazul dioxid de carbon are o varietate de utilizări, ceea ce este la îndemână, deoarece lucrurile sunt literalmente peste tot. După cum sa menționat anterior, este utilizat ca agent frigorific, deși acest lucru este mai adevărat pentru formele solide și lichide. Este, de asemenea, utilizat ca agent de propulsie pentru aerosoli, ca rodenticid (adică otravă pentru șobolani), ca componentă a experimentelor fizice la temperaturi foarte scăzute și ca agent îmbogățitor în aerul din sere. De asemenea, este folosit pentru fracturarea puțurilor de petrol, în unele tipuri de exploatare, ca moderator în anumite reactoare nucleare și în lasere speciale.

Fapt interesant: Prin procesele metabolice de bază, veți produce aproximativ 500 de grame de CO₂ în următoarele 24 de ore - chiar mai mult dacă ești activ. Adică mai mult de o kilogramă de gaz invizibil, ieșind doar din nas și din gură, precum și din pori. De fapt, acesta este modul în care oamenii slăbesc în timp, fără a include pierderile de apă (temporare).