Koolstofdioksied
of
koolsuurgas
, (chemiese formule
CO
2
) is 'n kleurlose en reuklose
gas
wat natuurlik in die
aarde
se
atmosfeer
voorkom. Die konsentrasie in die Aarde se atmosfeer is egter taamlik klein, maar
Mars
en
Venus
s'n bestaan amper geheel uit hierdie gas. Venus se atmosfeer is nogtans baie digter as Mars s'n en bevat hiervan 19 000 maal meer as Mars s'n en 154 000 maal meer as die Aarde s'n.
[6]
Uitgeasemde lug kan tot 4,4% uit koolstofdioksied bestaan.
[7]
Koolstofdioksied word by verbranding van talle organiese stowwe vrygestel, soos
benseen
:
Dit is die koolstofoksied wat algemeen gevorm word, indien voldoende
suurstof
teenwoordig is. Indien die verbranding nie volledig is nie, kan
koolstofmonoksied
gevorm word. Hierdie tipe verbrandingsreaksie is die basis vir verhitting deur die verbrand van olie of die verbrandingsproses wat 'n motor voortbeweeg.
Koolstofdioksied los goed in water op. Die oplosbaarheid in suiwer water neem af teen hoer
temperature
en die gas kan uit water verdryf word deur dit te kook.
Temperatuur °C
|
0
|
5
|
10
|
15
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
[mg/L]
[3]
|
1,1
|
0,91
|
0,76
|
0,65
|
0,56
|
0,48
|
0,42
|
0,36
|
0,31
|
Die waardes is nogtans ook afhanklik van die water se hardheid en die
pH
. Die opgeloste gas kan 'n swak en instabiele diprotiese brønstedsuur vorm:
koolsuur
.
Die soute van hierdie suur heet
karbonate
en is uiters belangrik in die
geologie
.
Koolstofdioksied is self ook 'n
Lewis-suur
en kan direk met basisse reageer. Met hidroksiede vorm dit die
waterstofkarbonaatioon
:
Hier op aarde is
CO
2
eintlik net as 'n gas bekend. Die vaste vorm
sublimeer
teen -78,5 °C sonder om te smelt en 'n vloeistof te vorm. Op Mars is die temperatuur laer en vorm die stof poolkappe van koolsuurys, maar vloeibare kooldioksied word nie aangetref nie.
Teen hoer drukke is dit anders. Tot aan die kritieke temperatuur van 30,978 °C -taamlik digby kamertemperatuur- kan onder druk 'n vloeistof gevorm word. Hierdie vloeistof het 'n hoer digtheid as die dampfase waarmee dit in ewewig is. Teen die
kritieke punt
word die twee digthede egter eenders en bokant hierdie temperatuur is daar net een fase, 'n gas of 'n superkritiese vloeistof as mens hierdie uitdrukking liewer het.
[8]
Superkritiese
CO
2
word as oplosmiddel in ekstraksies van essensiele olies,
hennep
of
kafeien
uit
koffie
gebruik. Dit het voordele bo ekstraksies met ander oplosmiddels omdat in die ekstrakte dikwels daarvan reste oorbly wat toksies kan wees. Dit is ook 'n goedkoop oplosmiddel.
Die vaste stof wat by een atmosfeer en teen lae temperature gevorm word, het 'n kubiese, molekulere struktuur met ruimtegroep Pa
3
a en a
o
=562,24(2) pm. Teen 150K is die C=O-bindingsafstand 115,5 pm lank.
[2]
Hierdie fase word ook
CO
2
-I genoem
Onder hoer drukke is daar heelparty allotrope (polimorfe) met ander strukture. Dit veral belangrik omdat
CO
2
op ander planete volop is en onder baie verskillende omstandighede kan voorkom.
- CO
2
-II ontstaan uit
CO
2
-III teen 30 GPa en ~500K. Dit het 'n ortorombiese of tetragonale struktuur (Prnnm of P4
2
/nmn)
- CO
2
-III ontstaan uit
CO
2
-I teen 10GPa; die fast het ruimtegroep Cmcm, is moleculer, maar met 'n ander stapeling
- CO
2
-IV ontstaan uit
CO
2
-II b0 750K. Dit het 'n tetragonale beta-krisoballietstruktur (P4
1
2
1
2)
- CO
2
-V ontstaan teen P=40 GPa en T=1800K. Een berig stel dat dit 'n tridimietstruktuur (P2
1
2
1
2
1
) het, 'n ander dat dit 'n polimeer is met 'n tetragonale P
4
2d struktuur wat op die kristallobalietstruktuur lyk
In die
CO
2
-IV- en
CO
2
-V-fases lyk die strukture meer soos
SiO
2
. Die molekulere struktuur O=C=O met sy dubbelbindings word deur 'n netwerk van tetraedriese -O-C-O-C-O-C-O- enkelbindings vervang. Dit beteken dat in die inwendige van planete
CO
2
dalk kan optree soos
kwarts
doen op aarde: as 'n rotsvormende mineraal
[9]
Fotosintese en respirasie
[
wysig
|
wysig bron
]
Die hoofartikel vir hierdie afdeling is:
Fotosintese
.
Die hoofartikel vir hierdie afdeling is:
Asemhaling
.
Plante gebruik
sonlig
om uit koolstofdioksied
suikers
te vervaardig. Dit word
fotosintese
genoem en is die basis vir
koolstofkringloop
van die grootse deel van die lewe hier op aarde. Diere en snags ook plante verbrand hierdie brandstof en asem kooldioksied uit. Die gemiddelde mens asem op 'n gemiddelde dag ongeveer 1 kg koolstofdioksied uit. Die presiese hoeveelheid hang af van die aktiwiteitsvlak - 'n persoon wat kragtig oefen, produseer tot agt keer soveel
CO
2
as sy sittende broers.
[10]
Koolsuurgas is die "gas" in "gaskoeldrank" en kom ook van nature voor in mineraalwater. Dit word ook tydens
fermentering
gevorm en is verantwoordelik vir die skuim op
bier
.
Gis
of
bakpoeier
word gebruik om die gas in deeg vry te stel en dit te laat oprys.
Die stof word in sy vastestofvorm (
koolsuursneeu
) ook gebruik om vuur te bestry in gevalle waar water gevaarlik sou wees, byvoorbeeld by sommige chemiese en elektriese brande, of waar water groter skade kan veroorsaak, soos by papierargiewe. Dit word naas by elektriese brande veral gebruik by brande van brandbare vloeistowwe.
[11]
Koolstodioksiedgas word saam met
stikstof
en
helium
gebruik as
lasermedium
. Die energietoestande van die kooldioksiedgas wat die benodigde populasieinversie skep is die vibrasietoestande van die
CO
2
-molekule en die laserbundel wat die laser lewer is in die infrarooi met golflengtes van 10μm en 9,6μm.
Hierdie lasers het baie aanwendings. Dit het 'n deurlopende uitset met 'n hoe doeltreffendheid en hoe uitsetkrag. Dit word medies gebruik vir
dermatologiese
behandelings, maar ook industriele aanwendings in die sny of sweis van materiale.
[12]
Die atmosfeer bevat tans ongeveer 387 deeltjies per miljoen (dpm) koolstofdioksied.
[13]
Hierdie konsentrasie neem jaarliks toe en word vernaamlik veroorsaak deur die grootskaalse gebruik van fossielbrandstowwe, alhoewel daar ook ander faktore is, byvoorbeeld ontbossing.
[14]
Voor die begin van die
nywerheidsomwenteling
was die konsentrasie ongeveer 280 dpm. Die toename van koolstofdioksied speel 'n belangrike rol in
aardverwarming
.
- ↑
"Uigi.com MSADS"
(in Engels).
Geargiveer
vanaf die oorspronklike op 2 November 2019
. Besoek op
30 Mei
2017
.
- ↑
2,0
2,1
Arndt Simon, Karl Peter. "Single-crystal refinement of the structure of carbon dioxide".
Acta Crystallogr B
. 36issue=11: 2750?2751.
{{
cite journal
}}
: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (
link
)
- ↑
3,0
3,1
"Carbon dioxide"
. FAO.
- ↑
4,0
4,1
"What happens to fluid properties near the critical point?"
. Unilab.
- ↑
Sander
.
- ↑
Holly Shaftel (2018).
"10 Things: Planetary Atmospheres"
. NASA.
{{
cite web
}}
: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (
link
)
- ↑
"Gasses: We Breathe In and Breathe Out"
. byjus.
- ↑
"Supercritical CO2 Extraction"
. ExtractLab.
- ↑
Xue Yonga, Hanyu Liua, Min Wu, Yansun Yao, John S. Tse, Ranga Dias en Choong-Shik Yoo (2016). "Crystal structures and dynamical properties of dense CO2".
PNAS
.
113
(40): 11110?11115.
doi
:
10.1073/pnas.1601254113
.
{{
cite journal
}}
: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (
link
)
- ↑
"Do we exhale carbon"
. NRDC.
- ↑
"What is carbon dioxide fire extinguisher used for"
. Fire extinguisher guide. Geargiveer vanaf
die oorspronklike
op 20 November 2023
. Besoek op
17 September
2023
.
- ↑
"Carbon Dioxide Laser: Definition, Principle, Construction and Working, 5 Advantages and Disadvantages"
. Physicswave.
- ↑
Mauna Loa CO
2
jaarlikse data (Maart 2009)
deur NOAA. "Trend"-data is gebruik. Sien ook :
Trends in Carbon Dioxide
deur NOAA.
- ↑
"The increases in global atmospheric CO
2
since the industrial revolution are mainly due to CO
2
emissions from the combustion of fossil fuels, gas flaring and cement production. Other sources include emissions due to land use changes such as deforestation and biomass burning." (
IPCC (2007). Fourth Assessment Report
)