Cuatro representaciones que los químicos utilizan para el dióxido de carbono. En los modelos coloreados, el carbono es gris claro y el oxígeno es rojo.
Crédito: Randy Russell (©2006 NESTA)
El dióxido de carbono es un importante gas de efecto invernadero que ayuda a atrapar el calor en nuestra atmósfera. Sin él, nuestro planeta sería inhóspitamente frío. Sin embargo, un aumento gradual de las concentraciones de CO2 en la atmósfera de la Tierra está contribuyendo a impulsar el calentamiento global, amenazando con alterar el clima de nuestro planeta a medida que la temperatura media global aumenta gradualmente.
El dióxido de carbono es el cuarto componente más abundante del aire seco. Tiene una concentración de unas 400 ppmv (partes por millón en volumen) en la atmósfera terrestre. Los científicos estiman que antes de la actividad industrial humana, la concentración de CO2 era de unas 270 ppmv. Por tanto, los niveles de dióxido de carbono en nuestra atmósfera han aumentado aproximadamente un 40% desde el inicio de la industrialización humana, y se espera que desempeñen un papel preocupante en el aumento de la temperatura global. Las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono han variado sustancialmente en la historia pre-humana de nuestro planeta, y han tenido profundos impactos en las temperaturas globales en el pasado.
El dióxido de carbono juega un papel clave en el ciclo del carbono de la Tierra, el conjunto de procesos que ciclan el carbono en muchas formas a través de nuestro medio ambiente. El desprendimiento volcánico y los incendios forestales son dos importantes fuentes naturales de CO2 en la atmósfera terrestre. La respiración, el proceso por el que los organismos liberan energía de los alimentos, emite dióxido de carbono. Al exhalar, se exhala dióxido de carbono (entre otros gases). La combustión, ya sea en forma de incendios forestales, como resultado de las prácticas agrícolas de tala y quema, o en los motores de combustión interna, produce dióxido de carbono.
La fotosíntesis, el proceso bioquímico por el que las plantas y algunos microbios crean alimentos, utiliza dióxido de carbono. Los organismos fotosintéticos combinan el CO2 y el agua (H2O) para producir carbohidratos (como los azúcares) y emiten oxígeno como subproducto. Por tanto, lugares como los bosques y las zonas del océano que albergan microbios fotosintéticos actúan como enormes «sumideros» de carbono, eliminando el dióxido de carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis. La atmósfera primitiva de la Tierra tenía niveles de CO2 mucho más altos y casi nada de oxígeno; el aumento de los organismos fotosintéticos condujo a un incremento del oxígeno que permitió el desarrollo de criaturas que respiran oxígeno, como nosotros.
La combustión genera CO2, aunque una combustión incompleta debida a un suministro limitado de oxígeno o a un exceso de carbono también puede producir monóxido de carbono (CO). El monóxido de carbono, un contaminante peligroso, acaba oxidándose en dióxido de carbono.
Los pequeños botes que contienen CO2 presurizado se utilizan para inflar los neumáticos de las bicicletas y los chalecos salvavidas y para alimentar las pistolas de paintball. La «efervescencia» de las gaseosas se debe al dióxido de carbono. El dióxido de carbono también es liberado por la levadura durante la fermentación, lo que da a la cerveza su cabeza y hace que el champán sea burbujeante. Como no es inflamable, el CO2 se utiliza en algunos extintores. El dióxido de carbono forma un ácido débil, llamado ácido carbónico (H2CO3), cuando se disuelve en agua.
El dióxido de carbono es el gas más abundante en las atmósferas de Marte y Venus. El dióxido de carbono sólido y congelado se denomina «hielo seco». Los casquetes polares de Marte son una mezcla de hielo de agua normal y hielo seco. El CO2 líquido sólo se forma a presiones superiores a unas 5 veces la presión atmosférica en la Tierra a nivel del mar, por lo que en muchas situaciones el hielo seco no se funde en forma líquida. En su lugar, pasa directamente de un estado sólido a un estado gaseoso en un proceso llamado sublimación.