Karbondioksit

Karbondioksit, oda sıcaklığında renksiz, kokusuz bir gazdır. Her soluduğunuzda, karbondioksit molekülleri vücudunuzu terk eder ve atmosferin bir parçası olur. CO₂ molekülleri, iki oksijen ve bir karbon atomunun kovalent bağlarla birleşmesiyle meydana gelip, molekül şekli lineerdir:

O = C = O

Her bir karbon atomu, komşuları ile kararlı moleküllerde dört bağ oluştururken, her bir oksijen atomu iki bağ oluşturur. Periyodik element tablosunda bir bakışta görüldüğü gibi (Kaynaklara bakınız), karbonun moleküler ağırlığı 12 atomik kütle birimi (amu), oksijeninki ise 16 amu'dur. Dolayısıyla karbondioksitin moleküler ağırlığı, 12 + 2 (16) = 44'tür. Bunu ifade etmenin bir başka yolu, bir mol C0₂'nin 44'lük bir kütleye sahip olduğunu, bir molün 6.02 x 1023 ayrı moleküle eşdeğer olduğunu söylemektir.

Karbon dioksit ayrıca, bir soğutucu olarak, bir yangın söndürücüde ve soda gibi karbonatlı içeceklerin üretiminde kullanılan bir durum olarak bir sıvı olarak da bulunabilir ayrıca, bir katı olarak, bu durumda soğutucu olarak kullanılır ve ciltle teması halinde donmalara neden olur.

CO₂, dünyanın atmosferindeki ısıyı yakalamaktan sorumlu olan bir sera gazı olma konusunda ün salmıştır. CO₂, fosil yakıtların yanmasının bir yan ürünüdür ve bunun sonucunda gezegenin ısınması, Dünya vatandaşlarını alternatif enerji kaynakları arayışına sokmuştur.

Bu sorunların dışında, zarif ve basit bir molekül olan CO₂ gazı, bilim hayranlarının bilmesi gereken bazı biyokimyasal ve endüstriyel fonksiyonlara sahiptir.

Karbondioksit sıklıkla zehirli olduğu için yanlış anlaşılmaktadır, çünkü sık sık boğulma ve hatta hayat kaybı ile ilişkilidir. Yeterli miktarda CO₂ aslında doğrudan toksik olabilir ve boğulmalara neden olabilir. Birisi herhangi bir sebepten dolayı nefes almayı keserse, CO₂ artık akciğerlerden dışarı atılmaz ve bu nedenle kan dolaşımında başka hiçbir yere sahip olmadığı için birikir. CO₂ bu nedenle boğulma belirtisidir.

Atmosferin sadece küçük bir kısmı CO₂'den oluşur. Hayvan metabolizmasının bir yan ürünü olmasına rağmen, bitkilerin hayatta kalabilmesi için kesinlikle gereklidir ve dünya çapında karbon döngüsünün önemli bir parçasıdır. Bitkiler CO₂'yi alır, bir dizi reaksiyonla karbon ve oksijene dönüştürür ve ardından karbonu glukoz formunda hayatta kalabilmek için oksijeni atmosfere salar. Bitkiler öldüğünde veya yandığında karbonları havadaki O₂ ile yeniden birleşerek CO₂ oluşturur ve karbon döngüsünü tamamlar.

Hayvanlar, gıdalardaki yutulmuş karbonhidratların, proteinlerin ve yağların parçalanmasıyla karbondioksit üretir. Bunların hepsi, hücrelere giren ve sonuçta hücresel aktivitelere güç sağlamak için kullanılan enerjiyle karbondioksit ve su haline gelen altı karbonlu bir molekül olan glikoza metabolize edilir. Bu, aerobik solunum süreciyle gerçekleşir (terimler tam olarak eşanlamlı olmasa da, genellikle hücresel solunum olarak adlandırılır). Hem prokaryotların (bakteri) hem de bitki olmayan ökaryotların (hayvanlar ve mantarlar) hücrelerine giren tüm glikoz ilk önce piruvat adı verilen bir çift üç karbonlu molekül üreten glikolizden geçer. Bunun çoğu, CO₂ serbest bırakılırken Krebs döngüsüne iki karbonlu molekül asetil CoA formunda girer. Krebs çevrimi sırasında oluşan yüksek enerjili elektron taşıyıcılar NADH ve FADH2'yi elektronları bırakarak elektronları, elektron taşıma zinciri reaksiyonlarında oksijen varlığında meydana getirir.

CO₂ bir ısı tutucu gazdır. Birçok bakımdan, bu, insanlar gibi hayvanların hayatta kalamayacakları kadar ısı kaybetmelerini önlediği için iyi bir şeydir. Ancak, 19. yüzyılda Endüstri Devrimi'nin başlamasından bu yana fosil yakıtların yanması atmosfere önemli miktarda CO₂ gazı ekleyerek küresel ısınmaya ve giderek kötüleşen etkilerine yol açmıştır.

Binlerce yıl boyunca, atmosferdeki atmosferik CO₂ konsantrasyonu milyonda 200 ila 300 ppm arasında kaldı. 2017 itibariyle, halen artmakta olan bir konsantrasyon olan yaklaşık 400 ppm'ye yükselmişti. Bu ekstra CO₂ ısıyı hapseder ve iklimin değişmesine neden olur. Bu, yalnızca dünya genelinde artan ortalama sıcaklıklarda değil, yükselen deniz seviyelerinde, buzlu erimelerde, daha asitli deniz suyunda, daha küçük kutup buzullarında ve felaket olaylarında (örneğin, kasırgalar) yükselen bir artışa işaret ediyor. Bu sorunların hepsi birbiriyle ilişkili ve birbirine bağımlı olaylardır.

Fosil yakıtlara örnekler arasında kömür, petrol (yağ) ve doğal gaz bulunur. Bunlar, ölü bitki ve hayvan materyali kaya katmanlarının altına gömüldüğünden dolayı milyonlarca yıl sonunda oluşmuştur. Uygun ısı ve basınç koşulları altında, bu organik madde bir yakıt haline dönüştürülür. Tüm fosil yakıtlar karbon içerir ve bunlar enerji üretmek için yakılır ve karbondioksit salınır.

Karbondioksit gazının, kullanımları her yerde olduğu için çeşitli kullanım alanları vardır. Daha önce belirtildiği gibi, katı ve sıvı formlar için daha doğru olmasına rağmen, bir soğutucu olarak kullanılır. Ayrıca bir aerosol itici, bir kemirgen öldürücü (yani sıçan zehiri), çok düşük sıcaklıktaki fizik deneylerinin bir bileşeni ve seralardaki havadaki zenginleştirici bir madde olarak kullanılır. Ayrıca, bazı kuyularda, bazı madencilik türlerinde, bazı nükleer reaktörlerde ve özel lazerlerde moderatör olarak kullanılmaya başlanmıştır.