دی اکسید کربن (carbon dioxide)
گازی بی رنگ و بی بو. تا حدودی در آب محلول، و متراکم تر از هواست. از اُکسایش کامل کربن حاصل می شود. دی اکسیدکربن در فرآیند تنفس سلولی موجودات زنده و از تجزیۀ مواد آلی نیز پدید می آید و نقش مهمی در چرخۀ کربن دارد. از شکل جامد دی اکسیدکربن، معروف به یخ خشک، به منزلۀ سردکننده در صنایع شیمیایی استفاده می کنند. افزایش مقدار دی اکسید کربن در جوّ موجب پدیدآمدن اثر گلخانه ای و گرم شدن کرۀ زمین شده است. بریتانیا با یک درصد و امریکا با پنج درصد از جمعیت جهان، به ترتیب ۳ درصد و ۲۵ درصد از کل دی اکسید کربن جهان را تولید می کنند. در ۱۹۹۷بالغ بر ۲۳میلیارد تن دی اکسید کربن وارد جوّ شد. طبق برآورد شورای جهانی انرژی (۱۹۹۷)، رهاسازی دی اکسید کربن از ۱۹۸۶ تا ۱۹۹۶ حدود۷.۸ درصد افزایش یافته است.شیمی دی اکسید کربن. دی اکسید کربن زمانی تشکیل می شود که کربن و ترکیبات کربن دار کاملاً اکسیده شوند:
C + O۲→CO۲
C۲H۵OH + O۲→۲CO۳ + ۲H۲O
به علاوه، زمانی که اسیدها به کربنات ها یا کربنات های هیدروژن افزوده و نمک های حاصل نیز گرم شوند، دی اکسید کربن تولید می شود. دی اکسید کربن نوعی اکسید اسیدی است و براثر حل شدن در آب محلولی از اسید دوظرفیتی ضعیفی، با نام اسید کربنیک، تولید می کند که با قلیاها نمک تشکیل می دهد:
H۲O + CO۲→ H۲CO۳ =H+ + HCO-۳
NaOH + CO۲→ NaHCO۳
دی اکسید کربن براثر ترکیب با محلول هیدروکسید کلسیم (آب آهک) رسوبی شیری، متشکل از کربنات کلسیم، بر جای می گذارد. از این واکنش برای آزمون حضور دی اکسید کربن استفاده می کنند:
Ca(OH)۲ + CO۲→ CaCO۳ + H۲O
این گاز احتراق منیزیوم در حال سوختن را تشدید می کند، امّا موجب فرونشستن شعله در دماهای پایین تر نیز می شود و از این رو، برای فرونشانی آتش به کار می رود:
۲Mg + CO۲→۲MgO + C
تنفس سلولی. دی اکسید کربن همیشه در تنفس هوازی تولید می شود و از این رو، جانوران در همۀ ساعات شبانه روز آن را تولید می کنند. گیاهان شب ها دی اکسید کربن آزاد می کنند، امّا دی اکسید کربن ناشی از تنفس سلولی را در طول روز مصرف می کنند و بقیۀ دی اکسید کربن را برای فرآیند فتوسنتز جذب می کنند. در فرآیند فتوسنتز، دی اکسید کربن و آب ترکیب شده، گلوکز و آب تولید می کنند. پستانداران قادرند مدتی کوتاه از راه بی هوازی تنفس کنند. در این حالت، بدن پستاندار اسید لاکتیک تولید می کند. بعضی از موجودات ذره بینی همیشه تنفس بی هوازی دارند، ولی موجوداتی ذره بینی و بی هوازی نیز یافت شده اند که در حضور اکسیژن قادرند به صورت هوازی تنفس کنند. قارچی میکروسکوپی، معروف به مخمر، از آن جمله است. مخمر خمیر نانوایی از راه هوازی تنفس می کند و دی اکسید کربن حاصل موجب ورآمدن خمیر می شود، امّا مخمر تولید آبجو و شراب از راه بی هوازی تنفس می کند، هرچند طی فرآیند، دی اکسید کربن نیز تولید می شود. دی اکسید کربن ناشی از تولید آبجو در حالت طبیعی در آن حل شده و موجب گازدار شدن آبجو می شود. مخمر در تنفس بی هوازی به غیر از دی اکسید کربن الکل هم تولید می کند. بدن گیاهان و جانوران سازگاری های ویژه ای برای تبادل گازها دارند. در پستانداران، این سازگاری شامل انتقال خوب دی اکسید کربن در خون و بیرون راندن آن از شش هاست. در گیاه، در طول روز، سازگاری شامل جذب خوب دی اکسید کربن است، ولی هوا حاوی دی اکسید کربن کمی است. فقط حدود۰.۰۴ درصد هوا را دی اکسید کربن تشکیل می دهد. گیاهان برای کمک به جذب دی اکسید کربن، سوراخ های ریز فراوانی با نام روزنه، دارند که معمولاً در سطح زیرین برگ های آن ها فراوان تر است. دی اکسید کربن از این سوراخ ها منتشر و به فضاهای هوایی بی شمار درون برگ وارد می شود. سپس، از آن جا به سطح یاخته های برگ و کلروپلاست های درون یاخته ها انتشار می یابد و در فرآیند فتوسنتز مصرف می شود. در روزهای آفتابی و گرم، دی اکسید کربن بسیار کم است. به همین سبب، در گلخانه های تجارتی غالباً به هوا دی اکسید کربن می افزایند تا گیاهان سریع تر رشد کنند.
چرخۀ کربن و اثر گلخانه ای. تولید دی اکسید کربن در تنفس سلولی و جذب دی اکسید کربن در فتوسنتز جزو چرخۀ ترکیبات کربن در کرۀ زمین اند. امروزه به چرخۀ کربن بسیار توجه می شود، زیرا تراکم دی اکسید کربن در هوا روبه افزایش است. دی اکسید کربن و برخی از گازهای دیگر موجب کاهش اتلاف گرما از کرۀ زمین به فضا می شوند. زمین دایم پرتوهای خورشید را جذب می کند و این امر موجب گرم شدن این کره می شود. این پدیده به «اثر گلخانه ای» مشهور است. هرچند انسان به گرمای خورشید نیازمند است. دمای زمین ممکن است به سبب فعالیت های انسان بیش از حد بالا رود. این پدیده را اثر گلخانه ای افزایش یافته می نامند. دی اکسید کربن براثر سوزاندن سوخت های فسیلی، ازجمله زغال سنگ، نفت، گازوئیل، بنزین، و گازهای طبیعی، در هوا رها می شود. به علاوه، جنگل زدایی وسیع نیز موجب افزایش دی اکسید کربن هوا می شود. غالباً چوب جنگل ها را می سوزانند و در ثانی موجودات ذره بینی تجزیه کننده در نواحی زدوده شدۀ جنگل فعال ترند و تنفس آن ها موجب افزایش دی اکسید کربن می شود. موجودات ذره بینی بقایای گیاهان و جانوران را تجزیه و به بازیابی مواد شیمیایی در پیکر موجودات زنده کمک می کنند. درختان دی اکسید کربن را جذب می کنند و با آن سلولز می سازند که بخشی از چوب است. از این رو درختان «مجاری» حذف دی اکسید کربن از هوایند.
گازی بی رنگ و بی بو. تا حدودی در آب محلول، و متراکم تر از هواست. از اُکسایش کامل کربن حاصل می شود. دی اکسیدکربن در فرآیند تنفس سلولی موجودات زنده و از تجزیۀ مواد آلی نیز پدید می آید و نقش مهمی در چرخۀ کربن دارد. از شکل جامد دی اکسیدکربن، معروف به یخ خشک، به منزلۀ سردکننده در صنایع شیمیایی استفاده می کنند. افزایش مقدار دی اکسید کربن در جوّ موجب پدیدآمدن اثر گلخانه ای و گرم شدن کرۀ زمین شده است. بریتانیا با یک درصد و امریکا با پنج درصد از جمعیت جهان، به ترتیب ۳ درصد و ۲۵ درصد از کل دی اکسید کربن جهان را تولید می کنند. در ۱۹۹۷بالغ بر ۲۳میلیارد تن دی اکسید کربن وارد جوّ شد. طبق برآورد شورای جهانی انرژی (۱۹۹۷)، رهاسازی دی اکسید کربن از ۱۹۸۶ تا ۱۹۹۶ حدود۷.۸ درصد افزایش یافته است.شیمی دی اکسید کربن. دی اکسید کربن زمانی تشکیل می شود که کربن و ترکیبات کربن دار کاملاً اکسیده شوند:
C + O۲→CO۲
C۲H۵OH + O۲→۲CO۳ + ۲H۲O
به علاوه، زمانی که اسیدها به کربنات ها یا کربنات های هیدروژن افزوده و نمک های حاصل نیز گرم شوند، دی اکسید کربن تولید می شود. دی اکسید کربن نوعی اکسید اسیدی است و براثر حل شدن در آب محلولی از اسید دوظرفیتی ضعیفی، با نام اسید کربنیک، تولید می کند که با قلیاها نمک تشکیل می دهد:
H۲O + CO۲→ H۲CO۳ =H+ + HCO-۳
NaOH + CO۲→ NaHCO۳
دی اکسید کربن براثر ترکیب با محلول هیدروکسید کلسیم (آب آهک) رسوبی شیری، متشکل از کربنات کلسیم، بر جای می گذارد. از این واکنش برای آزمون حضور دی اکسید کربن استفاده می کنند:
Ca(OH)۲ + CO۲→ CaCO۳ + H۲O
این گاز احتراق منیزیوم در حال سوختن را تشدید می کند، امّا موجب فرونشستن شعله در دماهای پایین تر نیز می شود و از این رو، برای فرونشانی آتش به کار می رود:
۲Mg + CO۲→۲MgO + C
تنفس سلولی. دی اکسید کربن همیشه در تنفس هوازی تولید می شود و از این رو، جانوران در همۀ ساعات شبانه روز آن را تولید می کنند. گیاهان شب ها دی اکسید کربن آزاد می کنند، امّا دی اکسید کربن ناشی از تنفس سلولی را در طول روز مصرف می کنند و بقیۀ دی اکسید کربن را برای فرآیند فتوسنتز جذب می کنند. در فرآیند فتوسنتز، دی اکسید کربن و آب ترکیب شده، گلوکز و آب تولید می کنند. پستانداران قادرند مدتی کوتاه از راه بی هوازی تنفس کنند. در این حالت، بدن پستاندار اسید لاکتیک تولید می کند. بعضی از موجودات ذره بینی همیشه تنفس بی هوازی دارند، ولی موجوداتی ذره بینی و بی هوازی نیز یافت شده اند که در حضور اکسیژن قادرند به صورت هوازی تنفس کنند. قارچی میکروسکوپی، معروف به مخمر، از آن جمله است. مخمر خمیر نانوایی از راه هوازی تنفس می کند و دی اکسید کربن حاصل موجب ورآمدن خمیر می شود، امّا مخمر تولید آبجو و شراب از راه بی هوازی تنفس می کند، هرچند طی فرآیند، دی اکسید کربن نیز تولید می شود. دی اکسید کربن ناشی از تولید آبجو در حالت طبیعی در آن حل شده و موجب گازدار شدن آبجو می شود. مخمر در تنفس بی هوازی به غیر از دی اکسید کربن الکل هم تولید می کند. بدن گیاهان و جانوران سازگاری های ویژه ای برای تبادل گازها دارند. در پستانداران، این سازگاری شامل انتقال خوب دی اکسید کربن در خون و بیرون راندن آن از شش هاست. در گیاه، در طول روز، سازگاری شامل جذب خوب دی اکسید کربن است، ولی هوا حاوی دی اکسید کربن کمی است. فقط حدود۰.۰۴ درصد هوا را دی اکسید کربن تشکیل می دهد. گیاهان برای کمک به جذب دی اکسید کربن، سوراخ های ریز فراوانی با نام روزنه، دارند که معمولاً در سطح زیرین برگ های آن ها فراوان تر است. دی اکسید کربن از این سوراخ ها منتشر و به فضاهای هوایی بی شمار درون برگ وارد می شود. سپس، از آن جا به سطح یاخته های برگ و کلروپلاست های درون یاخته ها انتشار می یابد و در فرآیند فتوسنتز مصرف می شود. در روزهای آفتابی و گرم، دی اکسید کربن بسیار کم است. به همین سبب، در گلخانه های تجارتی غالباً به هوا دی اکسید کربن می افزایند تا گیاهان سریع تر رشد کنند.
چرخۀ کربن و اثر گلخانه ای. تولید دی اکسید کربن در تنفس سلولی و جذب دی اکسید کربن در فتوسنتز جزو چرخۀ ترکیبات کربن در کرۀ زمین اند. امروزه به چرخۀ کربن بسیار توجه می شود، زیرا تراکم دی اکسید کربن در هوا روبه افزایش است. دی اکسید کربن و برخی از گازهای دیگر موجب کاهش اتلاف گرما از کرۀ زمین به فضا می شوند. زمین دایم پرتوهای خورشید را جذب می کند و این امر موجب گرم شدن این کره می شود. این پدیده به «اثر گلخانه ای» مشهور است. هرچند انسان به گرمای خورشید نیازمند است. دمای زمین ممکن است به سبب فعالیت های انسان بیش از حد بالا رود. این پدیده را اثر گلخانه ای افزایش یافته می نامند. دی اکسید کربن براثر سوزاندن سوخت های فسیلی، ازجمله زغال سنگ، نفت، گازوئیل، بنزین، و گازهای طبیعی، در هوا رها می شود. به علاوه، جنگل زدایی وسیع نیز موجب افزایش دی اکسید کربن هوا می شود. غالباً چوب جنگل ها را می سوزانند و در ثانی موجودات ذره بینی تجزیه کننده در نواحی زدوده شدۀ جنگل فعال ترند و تنفس آن ها موجب افزایش دی اکسید کربن می شود. موجودات ذره بینی بقایای گیاهان و جانوران را تجزیه و به بازیابی مواد شیمیایی در پیکر موجودات زنده کمک می کنند. درختان دی اکسید کربن را جذب می کنند و با آن سلولز می سازند که بخشی از چوب است. از این رو درختان «مجاری» حذف دی اکسید کربن از هوایند.
wikijoo: دی_اکسید_کربن