Dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla jest bezbarwnym i niepalnym gazem w normalnej temperaturze i ciśnieniu. Chociaż w atmosferze ziemskiej występuje znacznie mniej licznie niż azot i tlen, dwutlenek węgla jest ważnym składnikiem powietrza na naszej planecie. Cząsteczka dwutlenku węgla (CO2) składa się z jednego atomu węgla i dwóch atomów tlenu.

Dwutlenek węgla jest ważnym gazem cieplarnianym, który pomaga zatrzymać ciepło w naszej atmosferze. Bez niego nasza planeta byłaby niegościnnie zimna. Jednak stopniowy wzrost stężenia CO2 w atmosferze ziemskiej przyczynia się do globalnego ocieplenia, grożąc zaburzeniem klimatu naszej planety w miarę stopniowego wzrostu średnich temperatur globalnych.

Dwutlenek węgla jest czwartym najbardziej obfitym składnikiem suchego powietrza. Jego stężenie w atmosferze ziemskiej wynosi około 400 ppmv (części na milion objętościowo). Naukowcy szacują, że przed działalnością przemysłową człowieka stężenie CO2 wynosiło około 270 ppmv. Poziom dwutlenku węgla w naszej atmosferze wzrósł więc o około 40% od początku uprzemysłowienia człowieka i oczekuje się, że będzie odgrywał niepokojącą rolę w podnoszeniu globalnej temperatury. Atmosferyczne stężenia dwutlenku węgla różniły się znacząco w przedludzkiej historii naszej planety i miały głęboki wpływ na globalne temperatury w przeszłości.

Dwutlenek węgla odgrywa kluczową rolę w cyklu węglowym Ziemi, czyli zestawie procesów, które powodują obieg węgla w wielu formach w całym naszym środowisku. Gazowanie wulkaniczne i pożary to dwa znaczące naturalne źródła CO2 w atmosferze ziemskiej. Oddychanie, proces, w którym organizmy uwalniają energię z pożywienia, emituje dwutlenek węgla. Podczas wydechu wydychany jest właśnie dwutlenek węgla (wśród innych gazów). Spalanie, czy to w postaci dzikich pożarów, w wyniku praktyk rolniczych typu „spalanie na wiór”, czy w silnikach spalinowych, wytwarza dwutlenek węgla.

Fotosynteza, proces biochemiczny, w którym rośliny i niektóre mikroby tworzą pożywienie, zużywa dwutlenek węgla. Organizmy fotosyntetyzujące łączą CO2 i wodę (H2O) w celu wytworzenia węglowodanów (takich jak cukry) i wydzielają tlen jako produkt uboczny. Miejsca takie jak lasy i obszary oceanu, które wspierają mikroby fotosyntetyzujące, działają zatem jako ogromne „pochłaniacze” węgla, usuwając dwutlenek węgla z atmosfery poprzez fotosyntezę. Wczesna atmosfera Ziemi miała znacznie wyższe poziomy CO2 i prawie nie miała tlenu; powstanie organizmów fotosyntetyzujących doprowadziło do wzrostu ilości tlenu, co umożliwiło rozwój stworzeń oddychających tlenem, takich jak my!

Spalanie generuje CO2, chociaż niekompletne spalanie spowodowane ograniczoną ilością tlenu lub nadmiarem węgla może również wytwarzać tlenek węgla (CO). Tlenek węgla, niebezpieczna substancja zanieczyszczająca, ostatecznie utlenia się do dwutlenku węgla.

Małe kanistry zawierające CO2 pod ciśnieniem są używane do pompowania opon rowerowych i kamizelek ratunkowych oraz do zasilania pistoletów do paintballa. Musowanie” w soda pop jest dostarczane przez dwutlenek węgla. Dwutlenek węgla jest również uwalniany przez drożdże podczas fermentacji, nadając piwu pianę i sprawiając, że szampan jest bąbelkowy. Ponieważ CO2 nie jest łatwopalny, jest on używany w niektórych gaśnicach. Dwutlenek węgla tworzy słaby kwas, zwany kwasem węglowym (H2CO3), kiedy rozpuszcza się w wodzie.

Dwutlenek węgla jest najobficiej występującym gazem w atmosferach Marsa i Wenus. Stały, zamrożony dwutlenek węgla nazywany jest „suchym lodem”. Polarne czapy lodowe na Marsie są mieszaniną zwykłego lodu wodnego i suchego lodu. Ciekły CO2 tworzy się tylko przy ciśnieniu wyższym niż około 5 razy ciśnienie atmosferyczne na Ziemi na poziomie morza, więc w wielu sytuacjach suchy lód nie topi się do postaci ciekłej. Zamiast tego przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego do stanu gazowego w procesie zwanym sublimacją.