دی اکسید کربن چهارمین عنصر هوا در اتمسفر می باشد. یک گاز بی‌رنگ، بی‌بو، غیر آتشزا و غیرسمی است که برای ادامه حیات بر روی زمین ضروری است. این ماده شیمیایی طبيعي از یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن تشکیل شده است، که با فرمول شیمیایی CO2 نشان داده می شود. مولکول دی‌اکسید کربن خطی و دارای دو پیوند دوگانه بین اتم کربن و دو اتم اکسیژن می‌باشد. ماده‌ای غیر قطبی می‌باشد و در دمای پایین تر از 78.5- درجه سانتیگراد متراکم شده و جسم سفید رنگ جامدی به نام یخ خشک ایجاد می‌کند و همچنین چگالی آن سنگین تر از هوا است.
دی‌اکسید کربن در جو زمین به عنوان یک گاز کمیاب با غلظتی در حد 0.04 درصد وجود دارد. دی‌اکسید کربن یک گاز گلخانه‌ای مهم هم شمرده می‌شود، یعنی می‌تواند انرژی خورشیدی را در زمین نگهدارد و دما را بالا ببرد.این گاز همچنین یک عامل عمده اسیدی شدن آب اقیانوس‌ها است، زیرا در آب حل می‌شود و اسیدکربنیک ایجاد می‌کند.
تاریخچه
کربن دی اکسید اولین گازی است که به عنوان ماده ای مجزا شناسایی شد. در سال 1640 شیمیدانی به نام جان بپتیست فن-هلمونت مشاهده کرد جرم خاکستر باقیمانده از سوختن زغال چوب در فضای بسته کمتر از مقدار اولیه زغال است. بنابراین نتیجه گرفت که باقی زغال به ماده ای نامرئی تبدیل می شود که آن را گاز نامید. ویژگی های این ماده بعدها در سال 1750 توسط فیزیکدانی به نام جوزف بلک مورد مطالعه قرار گرفت. در سال 1772 شیمیدان انگلیس، جوزف پریستلی با انتشار مقاله ای تولید گاز کربن دی اکسید را در طی فرآیند ریختن سولفوریک بر روی گچ توضیح داد.
منابع
گاز کربن دی اکسید از احتراق سوخت های فسیلی، به عنوان محصول جانبی تخمیر قند در کارخانجات تولید کننده نوشابه های الکلی، به عنوان محصول جانبی تولید هیدروژن، که متان به کربن دی اکسید تبدیل می شود ،از تجزیه گرمایی کربنات کلسیم ، محصول جانبی در تولید سدیم فسفات بدست می آید.
کاربردها
- گاز کربن دی اکسید به طور وسیع به عنوان عامل خنثی کننده برای کنترل PH به کار می رود، برای مثال در تصفیه فاضلاب صنایع سیمان یا بسیاری دیگر از کاربردهای تجاری شیمیایی.
- گاز کربن دی اکسید در بسیاری از محصولات مصرفی مانند بسته بندی ائروسول و تفنگ های بادی که نیازمند گاز تحت فشار هستند استفاده می شود، چراکه ارزان و غیرآتشگیر است. همچنین برای کارکرد تجهیزات نیوماتیک وقتی سایر منابع در دسترس یا مناسب نبوده و همچنین برای انتقال مایعات خطرناک و آتشگیر از این گاز استفاده می شود.
- با توجه به اثر تحریک کننده کربن دی اکسید این گاز در مراکز عصبی به صورت مخلوط با اکسیژن مورد استفاده قرار می گیرد تا قربانیان آسیب دیدگی دوباره احیا گردند. همچنین در درمان علائم پوستی خاص نیز کاربرد دارد.
- گازکربن دی اکسید به صورت مخلوط با گاز هلیوم و گاز نیتروژن در دستگاه های لیزر برای برش کاری و جوش کاری کاربرد دارد.
- کربن دی اکسید مایع می تواند به عنوان گاز مبرد مورد استفاده قرار گیرد.
- گاز کربن دی اکسید برای تولید رنگ و لاک الکل استفاده می شود.
- گاز کربن دی اکسید در دمای پایین تر از 5- درجه سانتیگراد متراکم شده و جسم سفید رنگ جامدی به نام یخ خشک ایجاد می‌کند. از جمله کاربرد های یخ خشک در ایجاد مه ، نوشیدنی های خنک ، حمل و نقل گوشت و مواد غذایی ، برای خنک نگه داشتن محصول و… می باشد.
- گاز کربن دی اکسید در برخی موارد به عنوان گاز حامل کروماتوگرافی گازی مورد استفاده قرار می گیرد.
- گاز کربن دی اکسید با مخلوط شدن با گاز آرگون در جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.
- گاز کربن دی اکسید با ترکیب با اتیلن اکساید برای سیستم ضدعفونی مورد استفاده قرار می گیرد.
اطلاعات ایمنی
گاز کربن دی اکسید در غلظت‌های بالا نباید تنفس شود زیرا باعث ایجاد مزه ترش در دهان و احساس سوزش در بینی و گلو می‌شود (عمل خطرناکی که در آن احتمال خفه شدن شخص بالاست). این اثر ناشی از حل شدن گاز کربن دی اکسید در بزاق دهان و تولید محلول اسیدی ضعیفی به نام اسید کربونیک می‌باشد.