Quatro representações químicas para uso de dióxido de carbono. Nos modelos coloridos, o carbono é cinzento claro e o oxigénio é vermelho.
Credit: Randy Russell (©2006 NESTA)
O dióxido de carbono é um gás incolor e não inflamável à temperatura e pressão normais. Embora muito menos abundante que o azoto e o oxigénio na atmosfera terrestre, o dióxido de carbono é um importante constituinte do ar do nosso planeta. Uma molécula de dióxido de carbono (CO2) é constituída por um átomo de carbono e dois átomos de oxigénio.
O dióxido de carbono é um importante gás com efeito de estufa que ajuda a reter o calor na nossa atmosfera. Sem ele, o nosso planeta seria inóspito ao frio. Contudo, um aumento gradual das concentrações de CO2 na atmosfera terrestre está a ajudar a impulsionar o aquecimento global, ameaçando perturbar o clima do nosso planeta à medida que as temperaturas médias globais aumentam gradualmente.
O dióxido de carbono é o quarto componente mais abundante do ar seco. Tem uma concentração de cerca de 400 ppmv (partes por milhão em volume) na atmosfera da Terra. Os cientistas estimam que antes da actividade industrial humana, a concentração de CO2 era de cerca de 270 ppmv. Os níveis de dióxido de carbono na nossa atmosfera subiram assim cerca de 40% desde o início da industrialização humana, e espera-se que desempenhem um papel preocupante no aumento da temperatura global. As concentrações de dióxido de carbono atmosférico variaram substancialmente na história pré-humana do nosso planeta, e tiveram impactos profundos nas temperaturas globais no passado.
O dióxido de carbono desempenha um papel fundamental no ciclo de carbono da Terra, o conjunto de processos que fazem o ciclo do carbono em muitas formas através do nosso ambiente. As emissões vulcânicas e os incêndios são duas fontes naturais significativas de CO2 na atmosfera da Terra. Respiração, o processo pelo qual os organismos libertam energia dos alimentos, emite dióxido de carbono. Quando expira, é o dióxido de carbono (entre outros gases) que se expira. A combustão, seja a coberto de incêndios, como resultado de práticas agrícolas de corte e queima, ou em motores de combustão interna, produz dióxido de carbono.
Fotossíntese, o processo bioquímico pelo qual as plantas e alguns micróbios criam alimentos, consome dióxido de carbono. Os organismos fotossintéticos combinam CO2 e água (H2O) para produzir hidratos de carbono (tais como açúcares) e emitir oxigénio como subproduto. Lugares como florestas e áreas do oceano que suportam micróbios fotossintéticos, actuam portanto como “sumidouros” maciços de carbono, removendo o dióxido de carbono da atmosfera através da fotossíntese. A atmosfera inicial da Terra tinha níveis de CO2 muito mais elevados e quase nenhum oxigénio; o aumento dos organismos fotossintéticos levou a um aumento de oxigénio que permitiu o desenvolvimento de criaturas respiradoras de oxigénio como nós!
A queima gera CO2, embora a combustão incompleta devido ao fornecimento limitado de oxigénio ou a um excesso de carbono possa também produzir monóxido de carbono (CO). O monóxido de carbono, um poluente perigoso, eventualmente oxida ao dióxido de carbono.
Os pequenos recipientes contendo CO2 pressurizado são utilizados para inflar pneus de bicicleta e coletes salva-vidas e para alimentar as pistolas de paintball. O “efervescência” em refrigerante pop é fornecido por dióxido de carbono. O dióxido de carbono é também libertado por levedura durante a fermentação, dando à cerveja a sua cabeça e fazendo borbulhar o champanhe. Como não é inflamável, o CO2 é utilizado em alguns extintores de incêndio. O dióxido de carbono forma um ácido fraco, chamado ácido carbónico (H2CO3), quando dissolvido em água.
O dióxido de carbono é o gás mais abundante nas atmosferas de Marte e Vénus. O dióxido de carbono sólido e congelado é chamado de “gelo seco”. As calotas polares de Marte são uma mistura de gelo de água normal e gelo seco. O CO2 líquido só se forma a pressões superiores a cerca de 5 vezes a pressão atmosférica na Terra ao nível do mar, pelo que em muitas situações o gelo seco não se derrete numa forma líquida. Em vez disso, vai directamente de um estado sólido para um estado gasoso, num processo chamado sublimação.