ثاني أكسيد الكربون هو أحد المركبات الكيميائية الموجودة في الطبيعة وهو أيضًا أحد المكونات الرئيسية للغلاف الجوي. وهي موجودة بنسب طبيعية في الغلاف الجوي، وهناك أيضًا نسبة ينتجها الإنسان في بعض الصناعات وبعض منتجات الاحتراق للاستهلاك البشري.
يحتوي ثاني أكسيد الكربون على العديد من الخواص الكيميائية التي تميزه ويرمز لها بالرموز في الكيمياء، وهو ما سنلقي نظرة عليه في هذا المقال.
رمز ثاني أكسيد الكربون في الكيمياء
ثاني أكسيد الكربون هو أحد المركبات الكيميائية الموجودة في غلافنا الجوي وله أهمية كبيرة للعديد من الأغراض كما أنه مهم لبعض الكائنات الحية وأهمها النباتات لأنه غاز يستخدم في العملية البناء الضوئي.
يرمز ثاني أكسيد الكربون في الكيمياء بالرمز co2، حيث يتكون من ذرتين من الأكسجين، والتي لها الرمز o، وذرة كربون واحدة، والرمز c، وتفاعلهما مع بعضهما البعض ينتج عنه ثاني أكسيد الكربون (o2 + c = co2 ).
يقوم بالعديد من العمليات التي تساعد بعض الكائنات الحية على البقاء على قيد الحياة على الأرض، كما يقوم ثاني أكسيد الكربون أيضًا بتخزين بعض الطاقة المشعة التي يتلقاها الكوكب، وتكمن أهميته في الغلاف الجوي في أنه يحافظ على درجة حرارة الأرض.
ويحميها من التجمد أو البرودة الشديدة، لكن ارتفاعها العالي يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الأرض.
أول من اكتشف ثاني أكسيد الكربون كان العالم البلجيكي يان بابتيست والعالم الاسكتلندي جوزيف بلاك، الذي كان أول من اكتشف خصائص ثاني أكسيد الكربون.
وذلك في منتصف القرن الثامن عشر الميلادي حيث ذكر العديد من الخواص الكيميائية والفيزيائية وكذلك بعض استخداماته في الحياة العملية.
أنظر أيضا: ثاني أكسيد الكربون وخصائصه
الخواص الكيميائية لثاني أكسيد الكربون
ثاني أكسيد الكربون مركب كيميائي له العديد من الخصائص الكيميائية التي تميزه عن الغازات الأخرى، ومنها على سبيل المثال ما يلي:
- عندما يتعرض ثاني أكسيد الكربون للحرارة يتحلل إلى مركباته الأصلية وهي الأكسجين والكربون، وهذا ما يحدث في حالة التمثيل الغذائي للنبات، عندما يأخذ النبات ثاني أكسيد الكربون أثناء النهار مع وجود ضوء الشمس، من أجل إنتاج الكربون والأكسجين لنا.
- عندما يتحد ثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجين، فإنه يشكل أول أكسيد الكربون ويتفاعل أيضًا مع غاز الأمونيا تحت ضغط عالٍ لتكوين اليوريا، والتي تستخدم في صناعة الأسمدة وكذلك في صناعة البلاستيك.
- وهي من الغازات التي يمكن أن تذوب في الماء، وتتشكل حامض الكربونيك، وهو أمر خطير عندما يذوب في مياه البحار والأنهار بكميات كبيرة، لأنه يزيد من حموضة الماء، مما يؤثر على الكائنات البحرية في هم.
الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون
لثاني أكسيد الكربون بعض الخصائص الفيزيائية التي تميزه، ونذكر على سبيل المثال ما يلي:
- يمكن تسييل هذا الغاز بمعنى تحويله إلى صورة سائلة تحت ضغط بحد أقصى 75 كجم لكل متر مكعب وعند درجة حرارة 31 درجة مئوية.
- عندما يتعرض هذا الغاز لدرجة عالية من البرودة، فإنه يتحول إلى مادة صلبة أو شبه صلبة ويتكون الثلج.
- يتم استخدامه لملء طفايات الحريق ويساعد على تقليل الأكسجين مما يساهم في نمو الحرائق، كما يستخدم للتبريد.
مصادر ثاني أكسيد الكربون
يحتوي ثاني أكسيد الكربون على العديد من المصادر، بما في ذلك المصادر الطبيعية والتي من صنع الإنسان.
تعتبر الموارد الطبيعية آمنة بما يتناسب مع وجودها على سطح الأرض، على عكس حقيقة أن العنصر البشري هو سبب استخراجها، لذلك فهي كبيرة وخطيرة.
ومن المصادر الطبيعية لثاني أكسيد الكربون البراكين والغازات المنبعثة منها.
عملية التحلل العضوي للفطريات والبكتيريا والأعشاب البحرية وعمليات التخمير وعمليات التنفس للكائنات الحية.
المصادر من صنع الإنسان هي غازات من العديد من المصانع الكيماوية.
الانبعاثات من استخدام الوقود للسيارات والمحركات، وكذلك عمليات استخدام الفحم في الغابات واستخدامه في توليد الكهرباء.
من النتائج السلبية لزيادة كمية ثاني أكسيد الكربون نتيجة استخدام الإنسان زيادة حصته في الغلاف الجوي، الأمر الذي أدى إلى ظاهرة الاحتباس الحراري.
انظر أيضًا: الفرق بين كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم؟
استخدامات ثاني أكسيد الكربون
لثاني أكسيد الكربون العديد من التطبيقات في حياتنا العملية حيث يتم استخدامه في العديد من الصناعات.
وغيرها من الاستخدامات ومنها على سبيل المثال ما يلي:
- ينتج ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التخمير ويستخدم في إنتاج الكعك والمعجنات.
- يستخدم ثاني أكسيد الكربون في إنتاج المياه الغازية والمشروبات الكحولية.
- يستخدم في إنتاج طفايات الحريق، حيث يتم تعبئته في صورة سائلة.
- وبسبب وزنه فإنه يقلل من الأكسجين مما يساهم في زيادة اشتعال النار، لذلك فهو بمثابة قشرة تمنع الأكسجين.
- يدخل ثاني أكسيد الكربون في إنتاج بعض الكيماويات والمواد الخام المستخدمة في الصناعة.
- يستخدم ثاني أكسيد الكربون في أنظمة التبريد المختلفة.
- يتم استخدامه في أنظمة معالجة المياه.
- يتم استخدامه كعامل مساعد في أنواع مختلفة من اللحام.
- يتم استخدامه في إنتاج الأسمدة والأدوية، وكذلك في إنتاج العديد من المنتجات البلاستيكية.
- يستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا في إنتاج بعض اللوحات الكهربائية وفي إنتاج أشباه الموصلات للحرارة.
- كما أنها تستخدم في عمليات النفط وصناعة النفط.
ضرر ثاني أكسيد الكربون
يسبب ثاني أكسيد الكربون الكثير من الضرر لصحة الإنسان.
وهذا يجعلنا نشعر بالحذر من الإفراط في التعرض لها أثناء التنفس، حيث يؤدي ذلك إلى ما يلي:
- مع الاستخدام الجماعي في الغرف المغلقة، فإنه يجعل التنفس صعبًا ويؤدي إلى الاختناق والموت.
- استنشاق ثاني أكسيد الكربون بكميات كبيرة يسبب التهاب الأغشية المخاطية.
- كما يزيد إفراز اللعاب في الفم ويظهر طعم حاد في الفم.
- إن التعرض المفرط لثاني أكسيد الكربون لساعات طويلة يجعل الشخص يشعر بالتعب ويفقد التركيز.
- ويؤدي إلى زيادة معدل ضربات القلب والدوخة.
آثار ثاني أكسيد الكربون على الكائنات البحرية
مياه البحر لديها درجة حموضة معتدلة، ودرجة الحموضة الطبيعية لها العديد من المزايا في تكوين الكائنات الحية وفي تكوين الشعاب المرجانية والحجر الجيري.
بالإضافة إلى وجود مناخ الحياة للكائنات الفطرية الصغيرة، وتكوين القشرة الخارجية لبعض القشريات.
وتأثير زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الماء بشكل طبيعي يؤدي إلى انخفاض حموضة هذه المياه.
مما يسبب الكثير من الضرر بقتل بعض الكائنات الحية الصغيرة والفطريات والطحالب التي تنمو في هذه المياه.
كما أنه يؤثر على حياة الشعاب المرجانية ويؤدي إلى تغيرات كيميائية وعضوية في بعض الكائنات الحية الموجودة في هذه المياه.
في الواقع، مع بداية الثورة الصناعية، بدأ الرقم الهيدروجيني للبحار في الانخفاض.
منذ أن أدت الزيادة في ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة الهيدروجين في الماء.
عند التفاعل معها، تتشكل العديد من المواد الأيونية في الماء.
أنظر أيضا: مشتقات الهيدروكربون وتفاعلاتها بالتفصيل
ذكرنا رمز ثاني أكسيد الكربون في الكيمياء وكيف يتشكل من المركبات الأولية، ووصفنا بإيجاز الخصائص الكيميائية والفيزيائية لهذا الغاز.
وله استخدامات كثيرة في الحياة اليومية وفي الإنتاج ويزداد الضرر مع نصيبه في البحار والجو.