معرفی گاز دی اکسید کربن

گاز دی اکسید کربن چیست؟
از دی اکسید کربن که یک گاز گلخانه ای محسوب می شود کاربردهای بسیاری در زندگی روزمره ما دارد اما اگر از تولید بیش از حد آن توسط واحدهای صنعتی جلوگیری نشود باعث به وجود آمدن مشکلات زیادی می شود و عواقب جبران ناپذیری در پس خواهد داشت.

معرفی گاز دی اکسید کربن و نحوه تولید آن:
دی اکسید کربن یا گاز کربنیک (با فرمول شیمیایی CO2) اولین بار توسط شیمیدانی به نام جان باتبسیت وان هلمونت در قرن هفدهم کشف شد. این گاز یک گاز گلخانه ای، بی رنگ با بوی تند ضعیف و طعمی ترش و مایل به اسیدی است.

دی اکسید کربن گازی است که از یک قسمت کربن و دو قسمت اکسیژن تشکیل شده است و 3/0٪ از هوا را تشکیل می دهد. یکی از مهم ترین گازهای روی کره زمین است، البته علاوه بر سیاره زمین، دی اکسید کربن فراوان ترین گاز در جو زمین و مریخ و زهره نیز است.

گاز CO2 در اثر سوختن سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، نفت و گاز، سوختن مواد آلی در مجاورت اکسیژن، تخمیر مایعات، تنفس گیاهان و جانوران و… در جو ما ایجاد می شود. این گاز با وزن مخصوص 52 /1 سنگین تر از هوا می باشد و به همین دلیل همیشه در طبقهٔ پایین تر جو محیطی و نزدیک به زمین تولید و پخش می شود.

شکل اتمی گاز دی اکسید کربن:
مولکول های این گاز شامل دو پیوند دوگانه بین یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن می باشند. شکل فضایی آن به صورت خطی است و مولکولی غیر قطبی می باشد که اگر آن را در دمای پایین تر از 78- درجه سانتی گراد قرار دهید متراکم می شود و جسم سفید رنگ جامدی به وجود می آورد که یخ خشک نامیده می شود. بیشتر مواقع به حالت گازی است و تنها تحت فشار خاصی دی اکسید کربن مایع ایجاد می شود.

این گاز به میزان کمی در آب حل می شود و هنگامی که در آب حل شود یک اسید ضعیف به نام اسید کربنیک تولید می کند، که اگر این اسید را تجزیه کنند مقدار کمی بی کربنات و کربنات تفکیک شده از آن حاصل می شود.

یک گاز غیر قابل اشتعال در دما و فشار طبیعی است. اگرچه مقدار بسیار کمتری از نیتروژن و اکسیژن در جو زمین وجود دارد، اما دی اکسید کربن یکی از ترکیبات مهم هوای سیاره ماست. این گاز که یک گاز مهم گلخانه ای است در به دام انداختن گرما در جو زمین کمک می کند و نقش سپر حرارتی ایفا می کند که بدون آن، سیاره ما بسیار سرد خواهد بود.

با این حال، افزایش تدریجی غلظت CO2 در جو به گرم شدن کره زمین می انجامد و با افزایش تدریجی دمای جهانی، آب و هوای سیاره ما را گرم و بسیاری از عوامل طبیعی را مختل می کند.

• آیا این گاز برای ما مزایا و کاربردی دارد؟ کاربردهای گاز دی اکسید کربن چیست؟
• کاربردها و مزایای گاز دی اکسید کربن کدامند؟

این گاز کاربردهای بسیار زیادی در طبیعت، صنعت و… دارد. از جمله این کاربردها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
در فتوسنتز که یک فرآیند بیوشیمیایی در گیاهان و برخی از موجودات میکروسکوپی است و باعث ایجاد غذا می شود، از دی اکسید کربن استفاده می شود. ارگانیسم های فتوسنتزی با ترکیب CO2 و آب (H2O) کربوهیدرات تولید می کنند (مانند قندها) و به عنوان محصول جانبی از خود اکسیژن ساطع می کنند، که اکسیژن در تنفس انسان و جانوران و تنفس سلولی گیاهان مورد استفاده قرار می گیرد.

بنابراین مکان هایی مانند جنگل ها و مناطقی از اقیانوس که موجودات میکروسکوپی فتوسنتزکننده دارد مانند دام های عظیم کربن عمل می کنند و از طریق فتوسنتز دی اکسید کربن را از جو می گیرند، کربن آن را جذب و اکسیژنش را آزاد می کنند.

جو اولیه زمین در ابتدا میزان CO2 بسیار بالاتری داشت و تقریبا اکسیژن نداشت اما ظهور ارگانیسم های فتوسنتزی منجر به افزایش اکسیژن می شود که رشد موجودات تنفس کننده اکسیژن مانند؛ ما انسان ها را امکان پذیر می کند!

دیگر مزایای این گاز در صنایع مختلف:
همان طور که گفته شد این گاز به صورت یک سپر حرارتی عمل می کند و مانع از خروج مقدار مشخصی از گرمای خورشید و سرد شدن کره زمین می شود.از قوطی های کوچک حاوی CO2 تحت فشار برای باد کردن لاستیک دوچرخه و جلیقه نجات و تأمین انرژی اسلحه های پینت بال استفاده می شود. گاز موجود در نوشابه گازدار توسط دی اکسید کربن تأمین می شود.

این گاز در طی تخمیر توسط مخمر آزاد می شود و باعث ورآمدن خمیر نان می شود. دی اکسید کربن سنگین است و بر روی آتش قرار می گیرد در نتیجه باعث خفگی آتش می شود و از این نظر برعکس اکسیژن عمل می کند، به همین دلیل از گاز CO2 در برخی از کپسول های آتش نشانی استفاده می شود.

هنگام حل شدن در آب، اسید ضعیفی تشکیل به وجود می آورد که اسید کربنیک (H2CO3) نامیده می شود، این اسید کاربردهای بسیاری دارد. برای بی حرکت کردن حیوانات قبل از ذبح کردن از این گاز استفاده می شود.آمونیاک تحت فشار با دی اکسید کربن واکنش داده و کاربامات آمونیوم و سپس اوره را که یک جز مهم در تولید کودها و پلاستیک هاست را تولید می کند.دی اکسید کربن نقشی اساسی در چرخه کربن زمین ایفا می کند.

از نظر صنعتی برای بسیاری از برنامه های متنوع، گازهای دی اکسید کربن خارج شده از دودکش را به عنوان یک محصول جانبی برای تهیه هیدروژن و سنتز آمونیاک بازیافت می کنند.در حالت مایع به عنوان یک حلال در کافئین و قهوه استفاده می شود.به عنوان یک گاز غیر مستقیم یا بی اثر از دی اکسید کربن در جوشکاری استفاده می شود.از این گاز در شرکت های نفتی برای بازیابی نفت استفاده می شود.

بیشتر بدانید:
از یخ خشک حاصل از این گاز در دمای پایین، می توان به عنوان سرمازا برای حمل و نقل مواد منجمد مثل بستنی و گوشت استفاده کرد.در صنایع داروسازی به این دلیل که حلال خوبی برای اکثر ترکیبات است و سمیت کمتری دارد به جای حلال های آلی کلر دار از این گاز استفاده شود.برای ساخت لیزرهای دی اکسید کربن و ایجاد مه در صحنه های نمایشی کاربرد دارد.

در اثر حرارت دادن به بکینگ پودر و جوش شیرین CO2 آزاد می شود لذا از این مواد برای پخت نان یا کیک استفاده می شود که باعث پف کردن و متخلخل شدن نان می شود.

به طور خلاصه از دی اکسید کربن به عنوان مبرد، در کپسول های آتش نشانی، برای باد کردن قایق های نجات و جلیقه های نجات، انفجار زغال سنگ، کف لاستیک و پلاستیک، رشد گیاهان در گلخانه ها، بی حرکتی حیوانات قبل از ذبح وگاز دار کردن نوشیدنی های گازدار استفاده می شود.

این گاز با تمام مزایا و کاربردهایی که دارد، عوارض و مضراتی نیز برای ما و محیط زیستمان دارد که باید آن ها را بشناسیم و از بروز خطرات ناشی از این گاز جلوگیری کنیم. اما عوارض و مضرات گاز دی اکسید کربن چیست؟

مضرات و عوارض گاز دی اکسید کربن:
احتمالاً در اخبار مربوط به گرم شدن کره زمین از اثرات انتشار CO2 شنیده اید. سوزاندن سوخت های فسیلی سبب افزایش انتشار گاز دی اکسید کربن می گردد، این موضوع باعث ایجاد شکافی در لایه محافظ ازون که کره زمین را در برابر اشعه های مضر محافظت می کند، می شود. در نتیجه اشعه مادون قرمز بدون مانع به سطح زمین می رسد و دمای کره زمین افزایش می یابد به این فعل و انفعالات اثر گلخانه ای می گویند.

از آنجا که CO2 در اثر سوختن سوخت های فسیلی در جو ما ایجاد می شود یک آلاینده جوی محسوب می شود و مقادیر بالای آن باعث گرم شدن هوای کره زمین می شود، که این گرم شدن سبب تغییرات آب و هوایی بسیاری می شود و اثرات مخربی مانند؛ آب شدن یخچال های طبیعی، ذوب شدن برف در بالای کوه ها و دو قطب می شود که این امر باعث افزایش سطح آب دریا می شود، بنابراین برخی از شهرهای ساحلی و زیستگاه های جانوران غرق می شوند.

قرار گرفتن انسان در معرض غلظت بالای 4 درصد دی اکسید کربن ممکن است ابتدا باعث احساس تنگی نفس و پس از مدت بسیار طولانی از طریق جایگزین شدن به جای اکسیژن، موجب بیهوشی، خفگی و در نهایت مرگ شود.

همچنین مطالعات نشان می دهد که با افزایش سطح CO2، مردم در یادگیری، انجام کارهای ساده و پیچیده و حتی تصمیم گیری بسیار دچار مشکل می شوند و این اعمال برای آن ها دشوارتر خواهد شد. غلظت بالای گاز دی اکسیدکربن باعث بروز بیماری مخدر می شود و جریان خون مغزی و فشار داخل جمجمه را افزایش می دهد.

علائم سمیت گاز دی اکسید کربن عبارت اند از:
فشار خون بالا، سردرد، برافروختگی پوست و کشیدن عضلات و در سطوح بالاتر، انسان به دلیل افزایش غلظت دی اکسید کربن در بدن دچار وحشت، توهم، استفراغ، ضربان قلب نامنظم و بیهوشی یا حتی مرگ می شود. افزایش سطح همچنین باعث تحریک سیستم عصبی سمپاتیک می شود که ممکن است در بعضی از بیماران که از قبل دچار فشار خون سیستمیک یا ایسکمی میوکارد هستند خطرناک باشد.

همین طور افزایش درصد گاز CO2 در هوا باعث کاهش غلظت اکسیژن آلوئول و حساسیت قلب به کاتکول آمین های تجویز شده خارجی می شود.

درصورت تماس با پوست باعث ایجاد حساسیت نمی شود اما در صورتی که مایع باشد به دلیل دمای پایین آن می تواند باعث یخ زدگی و سوختگی پوست شود، همچنین بی حسی و خارش از دیگر عوارض تماس با کربن دی اکسید چه به حالت مایع و چه جامد است. در صورت تماس گاز کربن دی اکسید با چشم حساسیت ایجاد می شود که صدمات جبران ناپذیری مثل نابینایی در پی دارد. لذا در هنگام استفاده از این ماده باید احتیاط شود.

نتیجه گیری:
خب همانطور که گفته شد دی اکسید کربن یا CO2 نوعی گاز گلخانه ای است که در مقادیر کم، طبیعی و بی ضرر است اما مقدار زیاد آن در جو باعث افزایش دمای کره زمین و گرمایش جهانی می شود.

این گاز که میزان 3/0 درصد از گازهای کره زمین را تشکیل می دهد بر روی زندگی تمام موجودات زنده و حتی غیر زنده تأثیر می گذارد. در اینجا ما سعی کردیم پس از معرفی به کاربردها و مضرات این گاز اشاره کنیم امیدواریم مورد استفاده شما کاربران عزیز قرار گرفته باشد.