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Dióxidu de carbonu

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Dióxidu de carbonu
Xeneral
Estructura química
Fórmula química CO₂
SMILES canónicu modelu 2D
MolView modelu 3D
Propiedaes físiques
Masa 43,99 unidá de masa atómica
Densidá absoluta 1,9768 gramo por metro cúbico, 925 gramo por metro cúbico, 1560 gramo por metro cúbico
Velocidá del soníu 259 metru por segundu
Enerxía d'ionización 13,77 electrón-voltiu
Propiedaes termoquímiques
Entalpía de formación 394 quiloxuliu por mol
Entropía molecular estándar 213,7±0,05 xuliu por mol kelvin
Peligrosidá
Identificadores
IDLH 72 000 miligramu por metru cúbicu
56,5 atmósfera
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El dióxidu de carbonu (fórmula química CO₂) ye un gas incoloru y vital pa la vida na Tierra. Esti compuestu químicu atópase na naturaleza y ta compuestu d'un átomu de carbonu xuníu con enllaces covalentes dobles a dos átomos d'osíxenu. El CO₂ esiste na atmósfera de la Tierra como gas traza a una concentración d'alredor de 0,04 % (400 ppm) en volume.[1] Fontes naturales inclúin volcanes, agües termales, géiseres y ye lliberáu por roques carbonataes al esleise n'agua y ácidos. Puesto que el CO₂ ye soluble n'agua, asocede naturalmente n'agües soterrañes, ríos, llagos, campos de xelu, glaciáres y mares. Ta presente en xacimientos de petroleu y gas natural.[2]

El CO₂ atmosféricu ye la principal fonte de carbón pa la vida na Tierra y la so concentración pre-industrial dende'l Precambrianu tardíu yera regulada polos organismos fotosintéticos y fenómenos xeolóxicos. Como parte del ciclu del carbonu, les plantes, algues y cianobacteries usen la enerxía solar pa fotosintetizar carbohidratos a partir de CO₂ y agua, ente que l'O₂ ye lliberáu como refugaya.[3] Les plantes producen CO₂ mientres la respiración.[4]

Ye un productu de la respiración de tolos organismos aeróbios. Torna a les agües gracies a les branquies de los pexes y al aire por aciu los pulmones de los animales terrestres respiradores, incluyíos los humanos. Produzse CO₂ mientres los procesos de descomposición de materiales orgánicos y la fermentadura d'azucres na fabricación de vinu, cerveza y pan. Tamién se produz pola combustión de madera (lleña), carbohidratos y combustibles fósiles como'l carbón, la turba, el petroleu y el gas natural.

Ye un material industrial versátil usáu, por casu, como un gas inerte en soldadura y extinguidores de quema, como presurizador de gas n'armes d'aire comprimío y recuperador de petroleu, como materia primo química y en forma líquida como solvente na descafeinización y secador supercrítico. Amestar a les bébores y en Bebida de cola gaseoses incluyíes la cerveza y el xampán p'amestar fervencia. La so forma sólida ye conocida como "xelu seco" y úsase como refrigerante y abrasivo en rabaseres a presión.

El dióxidu de carbonu ye un importante gas d'efeutu ivernaderu. La quema de combustibles de carbonu dende la Revolución Industrial aumentó rápido la so concentración na atmósfera, lo que llevó a un calentamientu global. Ye amás la principal causa de l'acidificación del océanu, yá que s'esllee na agua pa formar ácidu carbónico.[5]

Historia

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Estructura cristalina del xelu seco.

El dióxidu de carbonu foi unu de los primeros gases en ser descritos como una sustancia distinto del aire. Nel sieglu XVII, el químicu flamencu Jan Baptist van Helmont reparó que cuando se quemar carbón nun recipiente zarráu, la masa resultante de la ceniza yera enforma menor que la del carbón orixinal. La so interpretación foi que'l carbón foi tresformáu nuna sustancia invisible qu'él llamó un "gas" o "espíritu montés" (spiritus sylvestre).

Les propiedaes del dióxidu de carbonu fueron estudiaes con mayor fondura en 1750 pol médicu escocés Joseph Black, quien atopó que la piedra caliar (carbonatu de calciu) al calecer o tratase con ácidos producía un gas que llamó "aire fixo". Reparó que l'aire fixo yera más trupu que l'aire y que nun sofitaba nin les llapaes nin a la vida animal. Black tamién atopó que al burbuyar al traviés d'una solución aguacienta de cal (hidróxidu de calciu), bastiábase carbonatu de calciu. Darréu utilizóse esti fenómenu pa ilustrar que'l dióxidu de carbonu producir pola respiración animal y la fermentadura microbiana. En 1772, el químicu inglés Joseph Priestley publicó un documentu tituláu Impregnación d'agua con aire fixo nel que describía un procesu de pinga d'ácidu sulfúrico (o aceite de vitriolo, como Priestley conocer) en tiza pa producir dióxidu de carbonu, obligando a que'l gas eslleiérase; ximelgando un concu d'agua en contautu col gas, llogró agua carbonatao. Esta foi la invención de l'agua carbonatao.

El dióxidu de carbonu se licuó primeru (a presiones elevaes) en 1823 por Humphry Davy y Michael Faraday. La primer descripción de dióxidu de carbonu sólido foi dada por Charles Thilorier, quien en 1834 abrió un recipiente a presión de dióxidu de carbonu líquido, solo p'afayar que l'enfriamientu producíu pola evaporación rápida del líquidu produció "nieve" de dióxidu de carbonu sólido (nieve carbónico).

Na atmósfera terrestre

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Artículos principales: Dióxidu de carbonu atmosférico y Ciclu del carbonu
La curva de Keeling amuesa les concentraciones atmosfériques de CO₂ midíes nel Observatoriu de Mauna Loa.

El dióxidu de carbonu en l'atmósfera de la Tierra ye un gas traza, na actualidá (principios de 2015) con una concentración permediu de 400 partes per millón en volume[1] (o 591 partes per millón en pesu). Les concentraciones atmosfériques de CO2 fluctúan llixeramente col cambéu de les estaciones. Les concentraciones cayen mientres la primavera y el branu del hemisferiu norte una y bones les plantes peracaben el gas; y aumenten mientres la seronda y l'iviernu del norte yá les plantes entren n'estáu latente o muerren y descompónense. Les concentraciones varien tamién a nivel rexonal, con más fuercia cerca del suelu con variaciones enforma menores a lo cimero. Nes zones urbanes les concentraciones son xeneralmente más altes[6] y nel interior de viviendes pueden algamar concentraciones de 10 vegaes el nivel ambiental.

La combustión de combustibles fósiles y la deforestación provocaron un aumentu de la concentración atmosférica de CO₂ cercana al 43% dende l'empiezu de la yera de la industrialización.[7] La mayor parte del dióxidu de carbonu de les actividaes humanes ye lliberáu pola quema de carbón y otros combustibles fósiles. Otres actividaes humanes, como la deforestación, la quema de biomasa y la producción de cementu tamién producen CO₂. Los volcanes emiten ente 0,2 y 0,3 mil millones de tonelaes de CO₂ per añu, en comparanza con de cerca de 29 mil millones de tonelaes per añu de CO₂ emitíu poles actividaes humanes.[8] Hasta'l 40% de los gases emitíos por dellos volcanes en erupción subaérea ye dióxidu de carbonu.[9]

Amonto añal del CO₂ atmosféricu: na década de 1960 la medría foi'l 37 % del aumento permediu 2000–2007.[10]

El dióxidu de carbonu ye un gas d'efeutu ivernaderu, qu'absuerbe y emite radiación infrarroxo nos sos dos frecuencies de vibración actives n'infrarroxos. Esti procesu fai que'l dióxidu de carbonu caliente la superficie y l'atmósfera inferior y esfreza l'atmósfera cimera. Una gran mayoría de climatólogos coinciden en que l'aumentu na concentración atmosférica de CO2, y polo tanto nel efeutu ivernaderu inducíu por CO2, ye la principal razón del aumentu de la temperatura medio global dende mediaos del sieglu XX. Anque'l principal gas d'efeutu ivernaderu responsable pol calentamientu ye'l dióxidu de carbonu, tamién contribúin el metanu, l'óxidu nitroso, l'ozonu, y otros gases d'efeutu ivernaderu de llarga vida. El CO₂ ye'l más esmolecedor, yá que exerz una mayor influencia de calentamientu total que tolos otros gases combinaos, y porque tien una llarga vida atmosférica

Non solo l'aumentu de les concentraciones de CO₂ conducen a aumentos na temperatura de la superficie del planeta, sinón que l'aumentu de les temperatures globales tamién causen un aumentu de les concentraciones de CO₂. Esto produz una retroalimentación positiva a los cambeos inducíos por otros procesos, como los ciclos orbitales.[11] Fai quinientos millones d'años la concentración de dióxidu de carbonu yera 20 vegaes mayor que la de güei, menguó a 4-5 vegaes mientres el periodu Xurásicu y depués tornó amodo con un amenorgamientu particularmente rápidu qu'asocedió hai 49 millones d'años.[12][13]

Les concentraciones locales de dióxidu de carbonu pueden algamar valores altos cerca de fontes fuertes, especialmente aquelles que tán aisllaes pel terrén circundante. Nes agües termales de Bossoleto cerca de Rapolano Terme en la Toscana (Italia), asitiada nuna depresión en forma de concu d'aproximao 100 m de diámetru, les concentraciones de CO₂ xuben más del 75% mientres la nueche, lo suficiente apara matar inseutos y animales pequeños. Dempués del amanecer el gas esvalixar por conveición mientres el día.[14] Les altes emisiones de CO₂ al aire producíes pola perturbación de l'agua fondo del llagu, enchida con CO₂ — créese que causaron 37 muertes nel Llagu Monoun (Camerún) en 1984 y 1700 víctimes en el llagu Nyos (Camerún) en 1986.[15]

Ver tamién: Ciclu del carbonu

El dióxidu de carbonu na redolada espacial

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L'atmósfera del planeta Venus atopar nun estáu d'efeutu "superinvernadero" debíu al dióxidu de carbonu.

Nel Sistema Solar, hai dos exemplos cercanos de planetes predresos con atmósfera de dióxidu de carbonu, a saber; Venus y Marte, dambes atmósferes contienen más d'un 95 % d'esti compuestu en forma de gas, siendo Venus quien presenta un cuadru estremu d'efeutu ivernaderu por cuenta de que les capes gaseoses d'esti gas combinada con ácidu sulfúrico calecen l'atmósfera sometida a una presión de 94 atmósferes terrestres creando una temperatura de superficie de centenares de graos Celsius. Nel casu de Marte, nun puede falase d'esti efeutu yá que la so tenue atmósfera con una vaga presión atmosférica torga la sustentación hidrodinámica de nubosidades d'esti gas, sicasí, la so presencia ye bien elevada (95,3 %).

Dalgunos satélites galileanos tamién amosaron presencia de dióxidu de carbonu.

Usos

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Burbuyes de dióxidu de carbonu nuna bébora.
Perdigones de "xelu seco".

Utilízase como axente estintor de quemes axente estintor esaniciando l'osíxenu atopao nesi espaciu, y torgando que se xenere una combustión.

Na industria alimentaria, utilizar en bébores carbonataes pa da-yos fervencia.

Tamién puede utilizase como acedu inocuo o pocu contaminante. L'acidez puede ayudar a cuayar lácteos d'una forma más rápida y por tanto barata, ensin añader nengún sabor, y na industria puede utilizase pa neutralizar residuos alcalines ensin añader otru ácidu más contaminante como'l sulfúricu.

N'agricultura, puede utilizase como abonu. Anque les plantes nun pueden absorbelo polos raigaños, puede añader pa baxar el pH, evitar los depósitos de cal y faer más disponibles dellos nutrientes del suelu.

Tamién en refrigeración utilízase como una clase de líquidu refrigerante en máquines frigorífiques o conxeláu como xelu seco. Esti mesmu compuestu usar pa crear borrina artificial y apariencia de hervor n'agua n'efectos especiales nel cine y los espectáculos.

Otru usu que ta amontándose ye como axente estractor cuando s'atopa en condiciones supercríticas, dada la so escasa o nula presencia de residuos nos estractos. Esti usu anguaño amenórgase al llogru d'alcaloides como la cafeína y determinaos pigmentos, pero una pequeña revisión por revistes científiques puede dar una visión del enorme potencial qu'esti axente d'estracción presenta, yá que dexa realizar estracciones en medios anóxidos, lo que dexa llograr productos d'altu potencial antioxidante.

Ye utilizáu tamién como material activo pa xenerar lluz coherente (Láser de CO₂).

Xunto cola agua, ye'l disolvente más emplegáu en procesos con fluyíos supercríticos.

Láser de dióxidu de carbonu pa esperimentación.

El dióxidu de carbonu ye un productu secundariu non deseyáu en munchos procesos químicos a gran escala, como la oxidación selectiva d'hidrocarburos a osixenaos. El dióxidu de carbonu ye'l productu termodinámicamente favorecíu en cada reacción d'oxidación. Poro, el retu nel desenvolvimientu d'estos procesos ye atopar un catalizador fayadizu y condiciones de procesu que dexen la producción del productu diana termodinámicamente menos favorecíu y embriva la producción de dióxidu de carbonu.[16][17][18][19]

Usu médicu del dióxidu de carbonu

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  • Como axente de insuflación en ciruxíes laparoscópicas.
  • Como axente de contraste en radioloxía de vasos sanguíneos.
  • En láser de CO₂.
  • Como axente pa ventilación mecánica en ciruxíes.
  • En tratamientu de firíes craniales y úlceras agudes y cróniques.
  • En tratamientos estéticos.
  • En tratamientu de problemes circulatorios.[20]

Detección y cuantificación

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El dióxidu de carbonu puede ser detectáu cualitativamente na forma de gas pola reacción con agua de barita (Ba(OH)₂) cola cual reacciona formando carbonatu de bariu, un precipitáu blancu insoluble por demás de reactivu pero soluble en soluciones acedes. La cuantificación de dióxidu de carbonu facer por métodos acedu-base en forma indireuta y por métodos instrumentales por aciu infrarroxu.

Ver tamién

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Referencies

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  1. ↑ 1,0 1,1 National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) – Earth System Research Laboratory (ESRL), Trends in Carbon Dioxide Values given are dry air mole fractions expressed in parts per million (ppm). For an ideal gas mixture this is equivalent to parts per million by volume (ppmv).
  2. ↑ «Xeneral Properties and Uses of Carbon Dioxide, Good Plant Design and Operation for Onshore Carbon Prinde Installations and Onshore Pipelines». Energy Institute. Consultáu'l 14 de marzu de 2012.
  3. ↑ (1996) Kendall/Hunt Pub. Co.: Biosphere 2000: protecting our global environment. ISBN 978-0-7872-0460-0. Consultáu'l 11 d'ochobre de 2011.
  4. ↑ Food Factories. www.legacyproject.org.
  5. ↑ National Research Council. "Summary." Ocean Acidification: A National Strategy to Meet the Challenges of a Changing Ocean. Washington, DC: The National Academies Press, 2010. 1. Also published in print by National Academic Press.
  6. ↑ «Elevated atmospheric CO2 concentration and temperature across an urban–rural transect». Atmospheric Environment 41 (35):  páxs. 7654. 2007. doi:10.1016/j.atmosenv.2007.08.018. 
  7. ↑ After two large annual gains, rate of atmospheric CO₂ increase returns to average. NOAA News Online, Story 2412. 31 de marzu de 2005. http://www.noaanews.noaa.gov/stories2005/s2412.htm. 
  8. ↑ «Global Warming Frequently Asked Questions - NOAA Climate.gov».
  9. ↑ Sigurdsson, Haraldur (2000). Academic Press: Encyclopedia of volcanoes. ISBN 0-12-643140-X.
  10. ↑ Dr. Pieter Tans (3 May 2008) "Annual CO₂ mole fraction increase (ppm)" for 1959–2007 National Oceanic and Atmospheric Administration Earth System Research Laboratory, Global Monitoring Division (additional details.)
  11. ↑ «Vostok ice core: climatic response to CO2 and orbital forcing changes over the last climatic cycle». Nature 329 (6138):  páxs. 414. 1987. doi:10.1038/329414a0. Bibcode: 1987Natur.329..414G. 
  12. ↑ «Climate and CO₂ in the Atmosphere». Consultáu'l 10 d'ochobre de 2007.
  13. ↑ «GEOCARB III: A revised model of atmospheric CO₂ over Phanerozoic Time» (PDF). American Journal of Science 301 (2):  páxs. 182–204. 2001. doi:10.2475/ajs.301.2.182. http://www.geocraft.com/WVFossils/Reference_Docs/Geocarb_III-Berner.pdf. Consultáu'l 15 de febreru de 2008. 
  14. ↑ van Gardingen, P.R. (1997). Cambridge University Press: Plant responses to elevated CO₂: Evidence from natural springs. ISBN 0-521-58203-2.
  15. ↑ Martini, M. (1997). Cambridge University Press: Plant responses to elevated CO₂: Evidence from natural springs. ISBN 0-521-58203-2.
  16. ↑ (2011) to-berlin.de/bitstream/11303/3269/1/Dokument_8.pdf Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed aferruñe catalysts. Tese de doctoráu. (n'Inglés). Consultáu'l 2016.
  17. ↑ «The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 aferruñe catalysts». Journal of Catalysis 311:  páxs. 369-385. http://pubman.mpdl.mpg.de/pubman/item/escidoc:1896844:6/component/escidoc:1896843/JCAT-13-716_revised_06Dec2013.pdf. Consultáu'l 2016. 
  18. ↑ «Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Aferruñe Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol. ACS Catalysis» (n'Inglés). ACS Catalysis 3 (6):  páxs. 1103-1113. https://www.researchgate.net/publication/278196177_Multifunctionality_of_Crystalline_MoVTeNb_M1_Aferruñe_Catalysts_in_Selective_Oxidation_of_Propane_and_Benzyl_Alcohol. 
  19. ↑ «Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb aferruñe during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid» (n'Inglés). Journal of Catalysis 285 (48-60). 2012. http://pubman.mpdl.mpg.de/pubman/item/escidoc:1108560:8/component/escidoc:1402724/1108560.pdf. 
  20. ↑ «Uso médicu del CO₂». Consultáu'l 14 de setiembre.

Enllaces esternos

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