گاز دی اکسید کربن و خواص آن

نگاه کلی گاز دی اکسید کربن

دی‌ اکسید کربن CO2 یکی از گازهای موجود در اتمسفر می‌باشد. این گاز از سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن کافی ایجاد می‌شود و گازی بی‌رنگ و بی‌بو می‌باشد. گیاهان از دی‌اکسید کربن در فرایند فتوسنتز برای ساختن کربوهیدراتها استفاده می‌کنند و با جذب آن ، اکسیژن آزاد می‌کنند. دی اکسید کربن موجود در اتمسفر بعنوان سپر حرارتی زمین عمل می‌کند و با اثر گلخانه‌ای طبیعی مانع از سرد شدن زمین می‌شود. البته غلظت‌های بالای دی اکسید کربن در جو ، که از سوخت‌های فسیلی حاصل می‌شود، بعنوان آلاینده جوی بشمار می‌رود.

تاریخچه گاز دی اکسید کربن

CO2 دی اکسید کربن اولین بار توسط شیمیدانی به نام جان با تبسیت وان هلمونت در قرن هفده شرح داده شد. این شیمیدان ، موقع سوزاندن زغال چوب در محفظه بسته‌ای ، متوجه شد که جرم خاکستر بدست آمده ، مقداری کمتر از جرم زغال چوب اولیه می‌باشد. بنابراین به زبان ساده توضیح داد که مقداری زغال چوب در اثر سوختن به جسمی نامرئی یا گاز تبدیل شده است.

خواص گاز دی اکسید کربن

دی‌ اکسید کربن گازی بی‌رنگ می‌باشد که تنفس آن در غلظت‌های بالا باعث ایجاد مزه ترش در دهان و احساس سوزش در بینی و گلو می‌شود (عمل خطرناکی که در آن احتمال خفه شدن شخص بالاست). این اثر ناشی از حل شدن  CO2 در بزاق دهان و تولید محلول اسیدی ضعیفی به نام اسید کربونیکمی‌باشد.

مولکول دی‌ اکسید کربن خطی و دارای دو پیوند دوگانه بین کربن و دو اتم اکسیژن می‌باشد. ماده‌ای غیر قطبی می‌باشد و در دمای پایین تر از 78- درجه سانتیگراد متراکم شده و جسم سفید رنگ جامدی به نام یخ خشک ایجاد می‌کند. دی‌اکسید کربن مایع فقط تحت فشار خاصی تشکیل می‌شود. به میزان کمی در آب حل می‌شود و اسید ضعیف اسید کربنیک تولید می‌کند که آن هم بطور جزئی به بی‌کربنات و کربنات تفکیک می‌شود.

کاربردهای ویژه دی اکسید کربن

CO2 مایع و جامد در صنایع غذایی بعنوان سرماساز استفاده می‌شود. بعنوان مثال در حمل و نقل بستنی و سایر مواد غذایی منجمد برای ایجاد سرما از یخ خشک استفاده می‌کنند. یکی از کاربردهای مهم CO2 استفاده در صنایع نوشابه‌های گازدار می‌باشد. بکینگ پودرها و جوش شیرین مورد استفاده در پخت نان یا کیک در اثر حرارت CO2 آزاد می‌کنند که این امر باعث پف کردن و متخلخل شدن نان می‌شود. بدلیل خاموش کردن آتش و غیر اشتعال بودن در کپسول های آتش نشانی بعنوان یک آتش خاموش‌کن ارزان و سریع از دی اکسید کربن مایع فشرده استفاده می‌شود.

برای کم کردن واکنش پذیری استیلن در حمل و نقل بعنوان گاز بی اثر در کپسول‌های جوشکاری می‌توان از CO2 استفاده کرد، چون نسبت به سایر گازهای بی‌اثر مثل هلیوم و آرگون ارزان‌تر می‌باشد. دی اکسید کربن حلال خوبی برای اکثر ترکیبات می‌باشد. به این دلیل در صنایع داروسازی توجه زیادی به CO2 معطوف شده است تا بعنوان حلال کمتر سمی جایگزین حلال‌های آلی کلر‌دار شود.

در صحنه‌های نمایش از یخ خشک برای ایجاد مه و دود استفاده می‌کنند. با افزودن یخ خشک به آب ، بخاری حاوی دی اکسید کربن و رطوبت ایجاد می‌شود که شبیه مه بنظر می‌آید. لیزرهای دی اکسید کربن جزو لیزرهای مهم صنعتی می‌باشند.

خواص بیولوژیکی دی اکسید کربن

دی اکسید کربن از سوختن چربی‌‌ها و قند در حضور اکسیژن طی فرایند تنفس سلولی در بدن جانداران تولید می‌شود. در جانوران بزرگ CO2 از تمام بافت‌ها بوسیله خون جمع شده و وارد شش‌ها شده و از آنجا با عمل بازدم بیرون داده می‌شود. مقدار دی اکسید کربن در هوای دم یک درصد و در هوای بازدم 4.5 درصد می‌باشد، تنفس مقدار زیادی از آن باعث مسمومیت در انسان و سایر جانداران می‌شود.

هموگلوبین خون می‌تواند با اکسیژن و دی اکسید کربن پیوند ایجاد کند، اگر غلظت دی اکسید کربن بالا باشد، هموگلوبین‌ها با دی اکسید کربن اشباع می‌شوند و توانایی حمل اکسیژن را ندارند. به همین علت است که در مکان‌های با تهویه ناکافی ، فرد دچار مشکلات تنفسی بدلیل انباشته شدن دی اکسید کربن می‌شود.

خواص فیزیکی دی‌اکسید کربن

CO2 نام دی اکسید کربن فرمول شیمیایی 44gr/mol وزن مولکولی 54- درجه سانتیگراد نقطه ذوب 0.145 گرم در 100 گرم آب قابلیت انحلال 78- درجه سانتیگراد نقطه جوش 1.6gr/cm^3 جامد دانسیته 298kْ در 1.98gr/cm3 گاز

منبع: دانشنامه رشد