CO2

Koldioxid, känt även som CO2, är en kemisk förening bildad av kol och syre. Den har kemiska formeln CO2, där en kolatom är kopplad till två syreatomer. Koldioxid är en färglös och luktfri gas och finns i jordens atmosfär i mycket små mängder.

Definition och användning av koldioxid:

Kemisk formel: CO2
Struktur: Koldioxid har en molekylär struktur med en kolatom och två syreatomer.

Användning av koldioxid:

Fotosyntes: Koldioxid är en viktig komponent i fotosyntesen, en process där växter och vissa mikroorganismer absorberar koldioxid från atmosfären och omvandlar den till organiska föreningar, såsom glukos. Fotosyntesen är en grundläggande process för mat- och syreproduktion i växter.
Andning: Koldioxid är en biprodukt av organismers metabolism, inklusive människor. Under andning avger organismer koldioxid till atmosfären.
Syrekrets: Koldioxid är en del av syrekretsen, en process där utbytet sker mellan atmosfäriskt syre och koldioxid i oceanerna och växterna.
Konservering av mat: Koldioxid används ibland som konservativt medel inom livsmedelssnundet för att förlänga livsmedelens hållbarhet.
Öka markens fruktbart: Koldioxid kan användas för att öka markens fruktbart i form av kalciumoxid (kalk) eller andra gödningsmedel.
Backmedel: Inom livsmedelssnundet används koldioxid som en grundläggande komponent i bakmedel, som hjälper till att lyfta degen och frigöra koldioxid i form av gas, vilket säkerställer att degen bläddrar.
Fruktdrycker: Koldioxid är närvarande i prickiga drycker, såsom sodavatten och prickiga safter, där den säkerställer bubblorna och den fräscha smaken.

Det är viktigt att inse att koldioxid är en växthusgas, vilket innebär att den bidrar till att behålla värme i atmosfären och påverkar klimatförändringar. Därför diskuteras behovet av att kontrollera dess emissioner och hitta sätt att minska dess inverkan på klimatsystemet.

Formel: CO₂

Kokpunkten: -78,46 °C

Molmassa: 44,01 g/mol

Densitet: 1,6 g/cm³ (fast); 1,98 kg/m³ (gas)

Löslighet: 1,45 kg/m³

Summär formel: CO₂

Molekylmassa: 44,0095 g/mol

Förekomst i naturen

Koldioxid är en vanlig del av jordens atmosfär, där dess koncentration^[4] i luften varierar beroende på lokala förhållanden, höjd över havet och relativ luftfuktighet. Beroende på industriella emissioner ökar dess genomsnittliga koncentration i luften ständigt (se avsnittet "Koldioxidens inverkan på global uppvärmning").

Lokalt mycket hög koncentration finns vid utsläpp från marken i vulkaniskt aktiva områden och i vissa naturliga mineralvatten. Eftersom den är tyngre än luft kan den ansamlas i dessa områden och utgöra en farlig fälla för djur och människor. Årligen bidrar vulkanisk aktivitet med cirka 130 till 230 Tg till jordens atmosfär, vilket utgör ungefär 0,5% av mänsklig produktion av CO₂^[5].

Koldioxid har också hittats i medelrumsrymden. Den är huvudsaklig komponent i atmosfären av planeterna Venus och Mars. Spektroskopiskt har den också bevisats i kometerna.

Användning

Koldioxid är en industriellt lättillgänglig gas. Den används som:

kemisk råvara för produktionen av:
- anorganiska kolater
- metanol
- polykarbonater
- polyuretaner
- karbamater
- isocyner
- andra organiska föreningar
drivgas och skyddande atmosfär för matindustrins ändamål
del av prickiga drycker
fyllning i snöblande brandsläckare
kylmedel (iskall)
i medicin tillsätts den (upp till 5 %) till syre för att förbättra andningseffektiviteten
i akvaristik för att stödja tillväxten av akvarieväxter

Koldioxidens inverkan på global uppvärmning

I sin grund är inte CO₂ en skadlig förening, eftersom den inte är giftig. I slutet av 1997 på konferensen om luft som hölls i Japan (Kyoto), kom de förhandlade länderna överens om begränsningar för produktionen av CO₂. Dessa begränsningar är kända som Kyotoprotokollet. Ökningen av CO₂ i luften anses vara den huvudsakliga orsaken till global uppvärmning, som orsakas huvudsakligen av förbränning av fossila bränslen och minskad skogsmark. Till lycka är den mest effektiva ekosystemet som binder luftens koldioxid – marin fytoplankton – inte för större skadad.

Stora mängder koldioxid är också lösta i världens hav och oceaner, som därmed reglerar dess mängd i atmosfären. Den gradvisa ökningen av den globala temperaturen påverkar negativt lösligheten av CO₂ i havsvatten och genom en positiv återkoppling kommer mer av denna växthusgas tillbaka till luften. Till lycka är majoriteten av koldioxiden i havsvattnet kemiskt bunden i form av kolsyra och hydrogencarbonatjoner, vilket vi skyldig är till dess reaktion med kalciummineraler enligt ekvationen:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ←→ Ca²⁺ + 2 HCO₃^-

Denna jämvikt flyttas dock till vänster med ökande temperatur.

Intensiteten av fotosyntesen fytoplankton beror på optimal temperatur och med ökning över optimal nivå minskar den.

Koldioxid och biomassa

Förutom förbränning av biomassa eller biogas produceras koldioxid också under kompostering. En del av organiskt material förblir kvar på marken som avgrödningsrest och rotsystem.

Under kompostering omvandlas en stor del av organiskt material till stabiliserat organiskt gödselmedel med hög andel humus, så att en stor del kol förblir långvarigt fixerad i humus, vilket förbättrar markens egenskaper (vattenhållning, buffertkapacitet, m.m.). Förbättringen av markens egenskaper leder till högre avkastning, och därmed också intensivare assimilation av CO₂ under fotosyntesen.

Historiska samband

Koldioxid var den första kemiska föreningen som beskrevs som en gas skild från luft. I 17. århundradet upptäckte den flamländska kemisten Jan Baptist van Helmont att viktminskningen av askan vid förbränning av vedkol i en sluten behållare var mindre än den ursprungliga kolmängden. Han förklarade detta med att en del av kolomvandlades till en osynlig substans, som han kallade gas spiritus sylvestre.

I mitten av 18. århundradet undersökte den skotske läkaren Joseph Black gasens egenskaper mer noggrant. Han upptäckte att genom upphettning av kalksten eller dess reaktion med syror bildas en gas, som han kallade "fixerad luft" ("fixed air"), eftersom den kunde bindas av starka baser (t.ex. kalciumhydroxid). Han upptäckte också att den är tyngre än luft och att, till skillnad från normal luft, den inte stöder brännande och att djur dör i den. Bindningen till kalciumhydroxid använde han för att bevisa att den finns i utandningsluften och att den frigörs under fermenteringen (gärning).