Contente
- O que é dióxido de carbono?
- Dióxido de Carbono no Metabolismo
- Dióxido de carbono e mudança climática
- Usos de CO2 na indústria
O dióxido de carbono está entre os muitos termos científicos que carregam uma ampla gama de significados e uma gama igualmente ampla de conotações. Se você estiver familiarizado com a respiração celular, talvez saiba que o gás dióxido de carbono - CO abreviado2 - é um produto residual desta série de reações em animais, em que o gás oxigênio, ou O2, é um reagente; você também deve saber que, nas plantas, esse processo é invertido, com CO2 servindo como combustível na fotossíntese e O2 como um produto residual.
Talvez mais famoso, graças à política e à ciência da terra do século atual, o CO2 é notório por ser um gás de efeito estufa, responsável por ajudar a reter o calor na atmosfera da Terra. CO2 é um subproduto da queima de combustíveis fósseis, e o conseqüente aquecimento do planeta levou os cidadãos da Terra a buscar fontes alternativas de energia.
Além dessas questões, o CO2 O gás, uma molécula elegantemente simples, possui várias outras funções bioquímicas e industriais que os fãs de ciência devem conhecer.
O que é dióxido de carbono?
O dióxido de carbono é um gás incolor e inodoro à temperatura ambiente. Toda vez que você expira, as moléculas de dióxido de carbono deixam seu corpo e se tornam parte da atmosfera. CO2 moléculas contém um único átomo de carbono, flanqueado por dois átomos de oxigênio, de modo que a molécula tenha uma forma linear:
O = C = O
Cada átomo de carbono forma quatro ligações com seus vizinhos em moléculas estáveis, enquanto cada átomo de oxigênio forma duas ligações. Assim, com cada ligação carbono-oxigênio no CO2 consistindo de uma ligação dupla - ou seja, dois pares de elétrons compartilhados - CO2 é altamente estável.
Como uma olhada em uma tabela periódica de elementos revela (consulte Recursos), o peso molecular do carbono é de 12 unidades de massa atômica (amu), enquanto o do oxigênio é de 16 amu. O peso molecular do dióxido de carbono é, portanto, 12 + 2 (16) = 44. Outra maneira de expressar isso é dizer que uma mole de CO2 tem uma massa de 44, com uma toupeira sendo equivalente a 6,02 × 1023 moléculas individuais. (Esta figura, conhecida como número Avogadros, deriva do fato de que a massa molecular de carbono é definida em exatamente 12 gramas, o que nos dá o dobro do número de prótons que o carbono contém e essa massa de carbono contém 6,02 × 1023 átomos de carbono. O peso molecular de todos os outros elementos foi estruturado em torno desse padrão.)
O dióxido de carbono também pode existir como líquido, um estado em que é usado como refrigerante, em extintores de incêndio e na produção de bebidas carbonatadas, como refrigerantes; e como sólido, em que estado é usado como refrigerante e pode causar queimaduras se entrar em contato com a pele.
Dióxido de Carbono no Metabolismo
O dióxido de carbono é frequentemente mal interpretado como sendo tóxico, porque está freqüentemente associado a asfixia e até perda de vidas. Embora níveis suficientes de CO2 de fato, pode ser diretamente tóxico e causar asfixia, o que geralmente acontece é que o CO2 em vez disso, acumula-se como resultado ou consequência da asfixia. Se alguém parar de respirar por qualquer motivo, CO2 não é mais expelido pelos pulmões e, portanto, se acumula na corrente sanguínea, pois não tem mais para onde ir. CO2 é, portanto, um marcador de asfixia. Da mesma maneira, a água não é "tóxica" apenas porque pode levar ao afogamento.
Apenas uma pequena fração da atmosfera consiste em CO2 - cerca de 1 por cento. Embora seja um subproduto do metabolismo animal, é absolutamente necessário que as plantas sobrevivam e é uma parte instrumental do mundo ciclo do carbono. As plantas absorvem CO2, converta-o em uma série de reações carbono e oxigênio e libere o oxigênio para a atmosfera, mantendo o carbono na forma de glicose para viver e crescer. Quando as plantas morrem ou são queimadas, seu carbono se recombina com O2 no ar, formando CO2 e completando o ciclo do carbono.
Os animais geram dióxido de carbono através da quebra de carboidratos, proteínas e gorduras ingeridas nos alimentos. Tudo isso é metabolizado em glicose, uma molécula de seis carbonos que então entra nas células e acaba se transformando em dióxido de carbono e água, com a energia resultante usada para alimentar as atividades celulares. Isso ocorre através do processo de respiração aeróbica (geralmente chamada respiração celular, embora os termos não sejam precisamente sinônimos). Toda a glicose que entra nas células dos procariontes (bactérias) e dos eucariotos não vegetais (animais e fungos) passa pela glicólise, que gera um par de moléculas de três carbonos chamadas piruvato. A maior parte disso entra no ciclo de Krebs na forma da molécula de dois carbonos acetil CoA, enquanto o CO2 é liberado. Os portadores de elétrons de alta energia NADH e FADH2 que são formadas durante o ciclo de Krebs, os elétrons são liberados na presença de oxigênio nas reações em cadeia do transporte de elétrons, resultando na formação de uma grande quantidade de ATP, a "moeda de energia" das células dos seres vivos.
Dióxido de carbono e mudança climática
CO2 é um gás que retém o calor. Em muitos aspectos, isso é uma coisa boa, pois evita que a Terra perca tanto calor que animais como pessoas seriam incapazes de sobreviver. Mas a combustão de combustíveis fósseis desde o início da Revolução Industrial no século 19 adicionou uma quantidade significativa de CO2 gás para a atmosfera, levando ao aquecimento global e seus efeitos gradualmente se agravando.
Por muitos milhares de anos, a concentração atmosférica de CO2 na atmosfera permaneceu entre 200 e 300 partes por milhão (ppm). Em 2017, havia subido para quase 400 ppm, uma concentração que ainda está aumentando. Esse CO extra2 está retendo o calor e fazendo com que o clima mude. Isso se manifesta não apenas no aumento da temperatura média em todo o mundo, mas também no aumento do nível do mar, derretimento glacial, água do mar mais ácida, calotas polares menores e um aumento no número de eventos catastróficos (por exemplo, furacões). Esses problemas são todos inter-relacionados e interdependentes.
Exemplos de combustíveis fósseis incluem carvão, petróleo (petróleo) e gás natural. Estes são criados ao longo de um período de milhões de anos, à medida que material vegetal e animal morto fica preso e enterrado sob camadas de rocha. Sob condições favoráveis de calor e pressão, essa matéria orgânica é transformada em combustível. Todos os combustíveis fósseis contêm carbono, que são queimados para produzir energia e o dióxido de carbono é liberado.
Usos de CO2 na indústria
O gás dióxido de carbono tem uma variedade de usos, o que é útil porque o material está literalmente em toda parte. Como observado anteriormente, ele é usado como refrigerante, embora isso seja mais verdadeiro nas formas sólida e líquida. Também é usado como propulsor de aerossol, um rodenticida (isto é, veneno de rato), um componente de experimentos físicos de temperatura muito baixa e um agente enriquecedor no ar dentro de estufas. Também é utilizado no fraturamento de poços de petróleo, em alguns tipos de mineração, como moderador em certos reatores nucleares e em lasers especiais.
Fato interessante: através de processos metabólicos básicos, você produzirá cerca de 500 gramas de CO2 nas próximas 24 horas - ainda mais se você estiver ativo. Isso significa mais de um quilo de gás invisível, saindo do nariz e da boca e dos poros. De fato, é assim que as pessoas perdem peso ao longo do tempo, sem incluir as perdas temporárias de água.