二酸化炭素、定義、環境問題|物理

二酸化炭素は、室温で気体の状態で大気中に見られる元素です。それは2つの酸素原子と1つの炭素原子で構成されています.動物や人間が息を吐くとき、二酸化炭素ガスが放出されます。地球の大気中に低濃度で見られる温室効果ガスの 1 つです。固体の二酸化炭素は、ドライアイスの形で見つかります。

大気中の二酸化炭素は、石炭、ガソリン、木材、天然ガス、石油などの炭化水素燃料が燃焼するときに生成されるため、人間の活動によって増加します。化石燃料を燃やすと、大気中の酸素と反応して二酸化炭素と水蒸気を生成する炭素が放出されます。

二酸化炭素の 1 分子は、1 つの炭素原子と 2 つの酸素原子で構成されています。そのため、二酸化炭素の分子式は CO₂ です。 . CO₂の分子量約 44 g/mol です。

二酸化炭素の分子構造

二酸化炭素の性質

二酸化炭素は無色無臭の気体で、水、アセトン、エタノールに溶けます。以下は、二酸化炭素の一般的な特性の一部です:

二酸化炭素の分子式と CO₂ の分子量	CO₂ および 44 g/mol
二酸化炭素のモル質量と分子構造	44.0095(14) g/モル
密度	1,600 g/L – 固体 771 g/L – 液体 1.98 g/L – ガス
沸点	−78.5 °C
融点	−56.6 °C
同義語	無水炭酸
比重	21oC で 1.53
水溶性	0.9 vol/vol at 20oC
溶解度のヘンリー定数	298.15 mol/kg * bar

二酸化炭素の化学的性質

水に少量溶解すると、二酸化炭素は炭酸と呼ばれる弱酸を形成します。その化学式は HCO です。 .

CO₂ (二酸化炭素の分子式) + H₂ O → H₂ CO₃

炭酸が水中でわずかに可逆的に反応した後、重炭酸イオン HCO とヒドロニウムカチオン H₃ O+、形成されます。

H₂ CO₃ + H₂ O → HCO₃ – + H₃ O+

光合成中、植物は大気から水と二酸化炭素を取り込みます。植物細胞では、水が酸化されます。つまり、電子を失います。一方、二酸化炭素は還元されます。つまり、電子を受け取ります。これにより、水が酸素に、二酸化炭素がブドウ糖に変換されます。その後、酸素は植物によって大気中に放出され、エネルギーはグルコースの分子に蓄えられます。
緑の植物が光エネルギーを化学エネルギーに変換するプロセスは、光合成と呼ばれます。この過程で、緑の植物は光エネルギーを吸収して使い果たし、水、ミネラル、二酸化炭素を酸素と酸素を豊富に含む有機化合物に変換します。

二酸化炭素の主な機能

炭素は、脂質、タンパク質、炭水化物、および核酸の主成分です。 CO₂の分子量二酸化炭素の分子構造は、さまざまな方法でさまざまな元素と結合します。炭素循環は、炭素が環境の生物と非生物の構成要素をどのように通過するかを示しています。

植物と動物の主なプロセスには呼吸と光合成の 2 つがあり、どちらも二酸化炭素を必要とします。緑の植物は、光合成によって水と二酸化炭素を酸素やブドウ糖などの食物化合物に変換します。以下は関連する反応です:

6CO₂ (二酸化炭素の分子式) + 6H₂ O → C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂

二酸化炭素は、人間のプロセスに関与する主要なガスの 1 つです。ほぼすべての人間の組織が放出し、ほぼすべての臓器に作用する唯一のガスです。 CO₂ この分子には、細胞への酸素の供給や血液の pH の調節など、人体でさまざまな役割があります。

環境問題 – 二酸化炭素

CO₂の増加大気中の分子レベルが上昇すると、大気中の温室効果ガスの量が増加し、より多くの熱が閉じ込められます。その結果、氷冠が溶けて海面が上昇し、近くの居住地で洪水が発生します。私たちのきれいな大気は二酸化炭素の排出で汚染されており、地球全体に浸透できない層を形成しています。このシートによって植物内部に熱がこもり、地球温暖化現象を引き起こします。この現象の別名は温室効果です。

化石燃料を燃やすと二酸化炭素が大気中に放出され、その結果、化学物質が大気中に放出され、森林被覆が減少し、生産、栽培、産業活動が驚くべき速さで成長します。これらは両方とも、気候システムの均衡を変化させます。入ってくる太陽エネルギーと大気に反射されたエネルギーとのバランスが、地球の温度を決定します。宇宙で失われるはずだった熱は、二酸化炭素によって吸収されます。このエネルギーが地球に放出されると、大気はさらに熱くなります。

温室効果ガスとは?

CO₂ 分子は最も一般的な温室効果ガスの 1 つであり、温室効果ガス全体の約 76% を占めています。二酸化炭素に次いで主要な温室効果ガスはメタンであり、産業プロセスの結果として生成される NO2 およびその他のフッ素化ガスがそれに続きます。二酸化炭素のほぼ 90% は、石油、石炭、天然ガスなどの化石燃料の燃焼により生成されます。電力は、天然ガスと石炭を燃料とする発電所によって生成されます。ディーゼル、ガソリン、航空燃料などの石油ベースの製品は、輸送に必要なエネルギーのほとんどを提供します。化石燃料は、産業プロセスに必要な電力と熱も提供します。電気は、商業施設や住宅地で空調や照明に使用され、石油や天然ガスは暖房に使用されます。

二酸化炭素のもう 1 つの発生源は、土地利用によって引き起こされる変化です。特に、作物、動物、および人間の居住に道を譲るための森林の破壊です。樹木やその他の植物は、光合成プロセスの一環として二酸化炭素を吸収します。また、大気から二酸化炭素を除去します。森林伐採により、より多くの二酸化炭素が大気中に残るか、海に取り込まれます。

なぜ CO₂ なのか不思議（二酸化炭素の分子式）がいきなり問題？非常に長い間 (約 100 年)、人類が石炭、石油、天然ガスの燃焼量を増やしているという事実について考えている人はごくわずかでした。人間は、豊富で低コストの燃料の恩恵を享受するのに忙しすぎました。 1958 年に若い科学者がハワイのマウナロアの頂上を観察し始めました。この場所が選ばれたのは、この場所が太平洋の真ん中にあり、大気汚染度が非常に低かったからです。科学者たちは、大気中の二酸化炭素レベルが着実に増加していることを観察しました。その後、彼はこの研究を続けることに人生を捧げました。その結果、大気中の二酸化炭素が驚くべき速度で増加していることがわかります。大気中の二酸化炭素の上昇は、地球の温度上昇を引き起こしている温室にガラス層を追加するのと同じです.

結論

現在、人類は地球大気の化学的性質を変化させようとしています。上記のように、大気中の CO₂ （二酸化炭素の分子式）石炭や石油などの化石燃料の燃焼や森林伐採などの人間活動により、濃度が上昇しています。大気中の二酸化炭素濃度は、過去 150 年間で 30% も増加しました。この結果、世界の平均地上気温は 0.4 ～ 0.8°C 上昇しました。過去 20,000 年間、現在の二酸化炭素の増加率は前例のないものです。

よくある質問

Q) 体内での二酸化炭素の機能は何ですか?

A) 二酸化炭素は無色無臭で、人体が老廃物として排出します。血液はこのガスを肺に運びます。私たちは一日中、意識することなく、呼吸によって二酸化炭素を吐き出し、酸素を吸い込んでいます。 CO₂ 血液検査は、血中の二酸化炭素濃度を測定するために使用できます。

Q) 二酸化炭素の利点は何ですか?

A) 大気中の二酸化炭素レベルの増加は、植物による光合成活動の増加をもたらします。これは植物の成長を促進します。大気中の二酸化炭素濃度の上昇は植物にとっては良いことですが、地球温暖化につながり、人間にとっては有害です.

Q) 炭素の 3 つの用途は何ですか?

炭素は石炭の形で燃料として使用されます。
黒鉛の形態の炭素は、高温のるつぼ、鉛筆の先、電極、乾電池、潤滑剤の製造に使用されます。
ダイヤモンドは炭素の一種で、ジュエリーに使用される以外に、その並外れた硬度により、物質の穴あけ、切断、研磨、および研削のために産業で使用されます。

Q) なぜ二酸化炭素は私たちにとって重要なのですか?

A) 二酸化炭素は、人体の内部呼吸に必要な必須ガスです。これは、酸素をさまざまな身体組織に輸送すると同時に、二酸化炭素をそれらから運び去るメカニズムです.また、血液のpHバランスを整え、私たちの体に不可欠なガスとして機能します.

Q) 二酸化炭素の物理的性質は何ですか?

二酸化炭素は低濃度では無色無臭の気体ですが、濃度が高くなると強い酸性のにおいがします。
その密度は、室温および常圧の状態で約 1.97 kg/m3 で、通常の空気の約 1.52 倍です。