دی‌اکسید کربن

کربن دی‌اکسید یا دی‌اکسید کربن از ترکیب کربن با اکسیژن به دست می‌آید. گاز کربنیک بر اثر سوختن ذغال و مواد آلی در مجاورت اکسیژن، تخمیر مایعات و تنفس جانوران و گیاهان و غیره به دست می‌آید. به سخن ساده‌تر اگر سوختن کامل صورت بگیرد، گاز کربنیک تولید می‌شود. تعداد پیوندهای کووالانسی آن 4 است و دو قلمرو الکترونی دارد.

دی‌اکسید کربن

گاز کربنیک گازی بیرنگ، بی‌بو و دارای طعمی مایل به اسید و دارای وزن مخصوص 52/1 است. این گاز سنگین‌تر از هواست و معمولا در کف محیط قرار می‌گیرد (این گاز۰/۰۳٪ از هوا را تشکیل می‌دهد).

از آن در فرایند فتوسنتز برای فرآوری کربوهیدرات‌ها بهره می‌برند و با گرفتن آن، از خود اکسیژن بیرون می‌دهند. Co2 حاضر در اتمسفر در نقش یک سپر حرارتی برای زمین کار می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی خود، از سرما در زمین جلوگیری می‌کند. اگرچه تراکم‌های بالای کربن دی‌اکسید در جو زمین، که با سوختن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، به عنوان آلاینده جوی شناخته می‌شود.

کربن دی‌اکسید توسط تمام موجودات هوازی تولید می‌شود. کربن دی‌اکسید در طول فرایند فروپاشی مواد آلی و تخمیر قند در نان، آبجو و آبزی تولید می‌شود. این تولید توسط احتراق چوب و دیگر مواد آلی و سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی تولید می‌شود. از سوی دیگر، در بسیاری از فرایندهای اکسیداسیون در مقیاس بزرگ، به عنوان محصول جانبی ناخواسته، به عنوان مثال تولید اسید اکریلیک (بیش از ۵ میلیون تن در سال) است.

تاریخچه

کربن دی‌اکسید اولین گاز است که به عنوان یک ماده گسسته توصیف می‌شود. در حدود ۱۶۴۰ شیمی‌دانی به نام ژان باپتیست ون هلمونت مشاهده کرد که هنگامی که زغال چوب را در یک ردیف بسته سوزاند، توده خاکستر حاصل از آن بسیار کمتر از زغال چوب اصلی بود. تفسیر او این بود که بقیه زغال چوب به یک ماده نامرئی تبدیل شده که به معنای گاز یا روح وحشی بود. کربن دی‌اکسید اولین بار در سال ۱۸۲۳ توسط همفری دیوی و مایکل فارادی تحت فشار بالا مایع شد. اولین توصیف کربن دی‌اکسید جامد توسط تیلوئییِر، که در سال ۱۸۳۵ یک کانتینر تحت فشار کربن دی‌اکسید مایع را باز کرد، تنها به این نتیجه رسید که خنک‌کننده تولید شده توسط تبخیر سریع مایع «برف» جامد بوده‌است.

نقش در گرمایش زمین

بخار آب، کربن دی‌اکسید، متان و ازن مؤثرترین گازهای گلخانه‌ای هستند. با وجودی که نمی‌توان به‌طور دقیق مشخص کرد که سهم هر کدام از این گازها در اثر گلخانه‌ای زمین چقدر است اما بخار آب بین ۳۶٪ تا ۷۰٪، کربن دی‌اکسید بین ۹٪ تا ۲۶٪، متان بین ۴٪ تا ۹٪ و ازن حدود ۳٪ تا ۷٪ در فرایند اثر گلخانه‌ای زمین نقش بازی می‌کنند؛ یعنی به‌طور کلی کربن دی‌اکسید بین گازهای گلخانه‌ای ناشی از صنعت و کشاورزی بیشترین سهم را در خصوص پدیده گرمایش زمین دارد.

افزایش سطح کربن دی‌اکسید در جو همچنین منجر به افزایش نرخ فتوسنتز می‌شود زیرا گیاهان دیگر نیاز به بازنگه‌داشتن روزنه هوایی‌شان برای مدّت طولانی ندارند تا کربن دی‌اکسید بیشتری را جذب کنند و نتیجه آن استفاده بیشتر از آب است.

پزشکی و دارویی

در پزشکی، تا ۵٪ کربن دی‌اکسید (۱۳۰ بار غلظت جو) به اکسیژن برای تحریک تنفس پس از ایست موقتی تنفسی اضافه می‌شود و برای تثبیت تعادل در خون از o2/co2 کمک می‌گیرند. کربن دی‌اکسید می‌تواند با اکسیژن تا ۵۰٪ مخلوط شود، یک گاز قابل استنشاق ایجاد می‌شود؛ این به عنوان کاربوژن شناخته شده است و دارای انواع پزشکی و تحقیقاتی است.