Dióxido de carbono

Papel biológico

O dióxido de carbono é um produto final em organismos que obtêm energia da quebra de açúcares, gorduras e aminoácidos com oxigênio como parte de seu metabolismo. Este é um processo conhecido como respiração celular. Isto inclui todas as plantas, animais, muitos fungos e algumas bactérias. Em animais superiores, o dióxido de carbono viaja no sangue dos tecidos do corpo até os pulmões, onde é expirado. As plantas absorvem o dióxido de carbono da atmosfera para usar na fotossíntese.

Gelo seco

O gelo seco, ou dióxido de carbono sólido, é o estado sólido do gás _CO2 abaixo de -109,3 °F (-78,5°C). O gelo seco não ocorre naturalmente na terra, mas é feito pelo homem. Ele é incolor. As pessoas usam o gelo seco para fazer as coisas frias, e para fazer bebidas gaseificadas, matar gophers, e congelar verrugas. O vapor do gelo seco causa asfixia e, eventualmente, a morte. Recomenda-se cautela e assistência profissional sempre que o gelo seco estiver em uso.

A pressão habitual não derrete de um sólido para um líquido, mas muda diretamente de um sólido para um gás. Isto é chamado de sublimação. Ela mudará diretamente de um sólido para um gás a qualquer temperatura mais alta do que a temperatura extremamente fria. O gelo seco se sublimará à temperatura normal do ar. O gelo seco exposto ao ar normal liberta gás de dióxido de carbono que não tem cor. O dióxido de carbono pode ser liquefeito a uma pressão acima de 5,1 atmosferas.

O gás de dióxido de carbono que sai do gelo seco é tão frio que, quando se mistura com o ar, resfria o vapor de água no ar até embaçar, o que parece uma fumaça branca espessa. Ele é freqüentemente usado no teatro para criar a aparência de neblina ou fumaça.

Gelo seco quando colocado em água

Isolamento e produção

Os químicos podem obter dióxido de carbono do ar de resfriamento. Eles chamam isso de destilação do ar. Este método é ineficiente porque uma grande quantidade de ar deve ser refrigerada para extrair uma pequena quantidade de CO2. Os químicos também podem usar várias reações químicas diferentes para separar o dióxido de carbono. O dióxido de carbono é feito nas reações entre a maioria dos ácidos e a maioria dos carbonatos metálicos. Por exemplo, a reação entre o ácido clorídrico e o carbonato de cálcio (calcário ou giz) faz o dióxido de carbono:

2 H C l + C a C O 3 ⟶ C a C l 2 + H 2 C O 3 {\i1}displaystyle {\i1}{\i1}HCl+CaCO_{\i1}longrightarrow CaCl_{\i}+H_{\i}CO_{\i1} }

O ácido carbônico (H2CO3) se decompõe então em água e _CO2. Tais reações causam espuma ou borbulhamento, ou ambos. Na indústria, tais reações são usadas muitas vezes para neutralizar os fluxos de ácido residual.

A cal viva (CaO), um produto químico de amplo uso, pode ser feita aquecendo o calcário até cerca de 850 °C. Esta reação também produz _CO2:

C a C O 3 ⟶ C a O + C O 2 {\i1}displaystyle {CaCO_3}{\i1}longrightarrow CaO+CO_{\i} }

O dióxido de carbono também é feito na combustão de todos os combustíveis que contêm carbono, tais como metano (gás natural), destilados de petróleo (gasolina, diesel, querosene, propano), carvão ou madeira. Na maioria dos casos, a água também é liberada. Como exemplo, a reação química entre o metano e o oxigênio é:

C H 4 + 2 O 2 ⟶ C O 2 + 2 H 2 O O {\i1}displaystyle {CH_{4}+2} O_{2}longrightarrow CO_{2}+2} H_{2}O} }

O dióxido de carbono é produzido em usinas siderúrgicas. O ferro é reduzido de seus óxidos com coque em um alto-forno, produzindo ferro-gusa e dióxido de carbono:

F e 2 O 3 + 3 C O ⟶ 2 F e + 3 C O 2 {\i1}displaystyle {Fe_{2}O_{3}+3 {\i1}longrightarrow 2 {\i+3 {\i} CO_2} }

A levedura metaboliza o açúcar para produzir dióxido de carbono e etanol, também conhecido como álcool, na produção de vinhos, cervejas e outras bebidas alcoólicas, mas também na produção de bioetanol:

C 6 H 12 O 6 ⟶ 2 C O 2 + 2 C 2 H 5 O H {\i1}displaystyle {C_{6}H_{12}O_{6}longrightarrow 2} CO_{2}+2} C_{2}H_5}OH} }

Todos os organismos aeróbicos produzem CO
₂ quando oxidam os carboidratos, ácidos graxos e proteínas nas mitocôndrias das células. O grande número de reações envolvidas são extremamente complexas e não são descritas facilmente. (Elas incluem respiração celular, respiração anaeróbica e fotossíntese). Os fotoautotrofos (isto é, plantas, cianobactérias) utilizam outra reação: As plantas absorvem CO
₂ do ar e, junto com a água, reagem para formar carboidratos:

n C O 2 + n H 2 O ⟶ ( C H 2 O ) n + n O 2 {\i1}displaystyle {nCO_{2}+nH_{2}O}longrightarrow (CH_{2}O)n+nO_{2}} }

O dióxido de carbono é solúvel na água, na qual se interconecta espontaneamente entre _{o CO2} e o H
_2CO
3 (ácido carbônico). As concentrações relativas de CO
₂, H
_2CO
3, e as formas deprotonadas HCO-
₃ (bicarbonato) e ^CO2...
₃(carbonato) depende da acidez (pH). Em água neutra ou ligeiramente alcalina (pH > 6,5), a forma de bicarbonato predomina (>50%) tornando-se a mais prevalente (>95%) no pH da água do mar, enquanto que em água muito alcalina (pH > 10,4) a forma predominante (>50%) é o carbonato. As formas de bicarbonato e carbonato são muito solúveis. Assim, a água do oceano balanceada ao ar (ligeiramente alcalina com pH típico = 8,2-8,5) contém cerca de 120 mg de bicarbonato por litro.

Produção industrial

O dióxido de carbono industrial é produzido principalmente a partir de seis processos:

• Capturando fontes naturais de dióxido de carbono onde é produzido pela ação da água acidificada sobre o calcário ou dolomita.
• Como subproduto das plantas de produção de hidrogênio, onde o metano é convertido em _CO2;
• Da combustão de combustíveis fósseis ou madeira;
• Como subproduto da fermentação do açúcar na fabricação de cerveja, whisky e outras bebidas alcoólicas;
• Da decomposição térmica do calcário, CaCO
  ₃, na fabricação de cal (óxido de cálcio, CaO);

Reação química

O dióxido de carbono pode ser criado com uma simples reação química:

C + O 2 ⟶ C O 2 {\i1}displaystyle {C+O_{2}}longrightarrow CO_{2}} }

carbono + oxigênio → dióxido de carbono