Шта је ЦО2 гас?

Угљен-диоксид је међу многим научним терминима који има широк спектар значења и слично широку лепезу конотација. Ако сте упознати са ћелијским дисањем, можда знате да је гас угљен-диоксид - скраћено ЦО₂ - је отпадни производ ове серије реакција на животињама, у којима је гас кисеоник или О₂, је реактант; можда такође знате да је код биљака овај процес у ствари обрнут, са ЦО₂ служећи као гориво у фотосинтези и О.₂ као отпадни производ.

Можда још познатији, захваљујући политици и науци о Земљи у текућем веку, ЦО₂ је познат по томе што је гас са ефектом стаклене баште, одговоран за помоћ у задржавању топлоте у Земљиној атмосфери. ЦО₂ је нуспроизвод сагоревања фосилних горива, а последично загревање планете одвело је грађане Земље у потрагу за алтернативним изворима енергије.

Поред ових питања, ЦО₂ гас, елегантно једноставан молекул, има низ других биохемијских и индустријских функција којих би љубитељи науке требали бити свесни.

Угљен-диоксид је гас без боје, без мириса, на собној температури. Сваки пут када издахнете, молекули угљен-диоксида напуштају ваше тело и постају део атмосфере. ЦО

О = Ц = О

Сваки атом угљеника формира четири везе са суседима у стабилним молекулима, док сваки атом кисеоника формира две везе. Тако са сваком везом угљеник-кисеоник у ЦО₂ који се састоји од двоструке везе - односно два пара заједничких електрона - ЦО₂ је високо стабилан.

Као што поглед на периодни систем елемената открива (видети Ресурсе), молекулска тежина угљеника је 12 атомских јединица масе (аму), док је кисеоника 16 аму. Молекулска тежина угљен-диоксида је тако 12 + 2 (16) = 44. Други начин да се то изрази је да се каже да један мол ЦО₂ има масу 44, при чему је један мол еквивалентан 6,02 × 10²³ поједини молекули. (Ова цифра, позната као Авогадров број, изведена је из чињенице да је молекуларна маса угљеника постављена на тачно 12 грама, што је двоструко више протона од угљеника, а ова маса угљеника садржи 6,02 × 10²³ атоми угљеника. Молекулска тежина сваког другог елемента је структурисана око овог стандарда.)

Угљен-диоксид може да постоји и као течност, стање у коме се користи као расхладно средство, у апаратима за гашење пожара и у производњи газираних пића као што је сода; и као чврста супстанца, у ком стању се користи као расхладно средство и може доћи до смрзотина ако дође у контакт са кожом.

Угљен-диоксид се често погрешно схвата као токсичан, јер је често повезан са гушењем, па чак и губитком живота. Иако је довољан ниво ЦО₂ у ствари може бити директно токсичан и проузроковати гушење, оно што се обично дешава је да ЦО₂ уместо да се накупља као резултат или последица гушења. Ако неко из било ког разлога заустави дисање, ЦО₂ се више не избацује кроз плућа, и због тога се накупља у крвотоку јер нема где другде да оде. ЦО₂ је дакле маркер гушења. Отприлике на исти начин, вода није „токсична“ само зато што може довести до утапања.

Само мали део атмосфере састоји се од ЦО₂ - око 1 проценат. Иако је нуспроизвод животињског метаболизма, неопходно је да би биљке преживеле и инструмент је у свету циклус угљеника. Биљке узимају ЦО₂, претворити га у низу реакција угљеник и кисеоник, а затим пустити кисеоник у атмосферу задржавајући угљеник у облику глукозе да живи и расте. Када биљке угину или изгоре, њихов угљеник се рекомбинује са О.₂ у ваздуху, формирајући ЦО₂ и комплетирање угљеничног циклуса.

Животиње генеришу угљен-диоксид разградњом унетих угљених хидрата, протеина и масти у храни. Све се то метаболише у глукозу, молекул са шест угљеника који затим улази у ћелије и на крају постаје угљен-диоксид и вода, а резултујућа енергија користи се за покретање ћелијских активности. То се дешава кроз процес аеробног дисања (често се назива и ћелијско дисање, иако изрази нису прецизно синоними). Сва глукоза која улази у ћелије и прокариота (бактерија) и не-биљних еукариота (животиња и гљивице) прво пролазе кроз гликолизу која генерише пар молекула са три угљеника тзв пируват. Већина тога улази у Кребсов циклус у облику молекула са два угљеника ацетил ЦоА, док ЦО₂ је ослобођен. Високоенергетски носачи електрона НАДХ и ФАДХ₂ који настају током Кребсовог циклуса, а затим се одричу електрона у присуству кисеоника у транспорту електрона ланчане реакције, што је резултирало стварањем велике количине АТП, „енергетске валуте“ ћелија које живе ствари.

ЦО₂ је гас који захвата топлоту. У многим аспектима ово је добра ствар, јер спречава Земљу да изгуби толико топлоте да животиње као што су људи не би могле да преживе. Али сагоревање фосилних горива од почетка индустријске револуције у 19. веку додало је значајну количину ЦО₂ гаса у атмосферу, што доводи до глобалног загревања и његових постепено погоршавајућих ефеката.

Током многих хиљада година, атмосферска концентрација ЦО₂ у атмосфери је остао између 200 и 300 делова на милион (ппм). До 2017. порастао је на скоро 400 ппм, концентрација која се и даље повећава. Овај додатни ЦО₂ заузима топлоту и изазива промену климе. Ово се манифестује не само у порасту просечних температура широм света, већ у порасту нивоа мора, отапању глацијала и још више кисела морска вода, мање поларне ледене капе и пораст броја катастрофалних догађаја (на пример, урагани). Сви ови проблеми су међусобно повезани и међусобно зависни.

Примери фосилних горива укључују угаљ, нафту (нафту) и природни гас. Они се стварају током милиона година, јер се угинули биљни и животињски материјал заробљава и затрпава под слојевима камена. Под повољним условима топлоте и притиска, ова органска материја се претвара у гориво. Сва фосилна горива садрже угљеник, који се сагорева да би се добила енергија и ослобађа се угљен-диоксид.

Гас са угљен-диоксидом има разне намене, што је врло корисно, јер је ствари дословно свуда. Као што је претходно речено, користи се као расхладно средство, мада се то више односи на чврсте и течне облике. Такође се користи као аеросолно гориво, родентицид (тј. Отров за пацове), компонента физичких експеримената на врло ниским температурама и средство за обогаћивање у ваздуху унутар стакленика. Такође се користи за ломљење нафтних бушотина, у неким врстама рударства, као модератор у одређеним нуклеарним реакторима и у специјалним ласерима.

Занимљива чињеница: Кроз основне метаболичке процесе произвешћете око 500 грама ЦО₂ у наредна 24 сата - чак и више ако сте активни. То је више од једне фунте невидљивог гаса, који само излази из носа и уста, као и из пора. У ствари, ово је начин на који људи губе на тежини током времена, не укључујући губитке воде (привремене).