Koolstofdioxide

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

(Doorverwezen vanaf CO2)
Ga naar: navigatie, zoeken
Koolstofdioxide
Structuurformule en molecuulmodel

Structuurformule
Algemeen
Molecuulformule CO2
Andere namen
koolzuurgas
Molmassa 44,01 g/mol
SMILES
O=C=O
CAS-nummer 124-38-9
EG/EINECS/ELINCS 204-696-9
Beschrijving prikkelend gas
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Risico (R) en veiligheid (S) R-zinnen:
S-zinnen: S9, S23
Opslag bij bewaring in een gasfles mag de temperatuur van de gasfles niet boven 50 °C uitkomen
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand gas
Kleur kleurloos
Dichtheid (vast, droog ijs) 1,600 g/cm³,
(gas) 1,98 10-3 g/cm³
Oplosbaarheid in water 1,45 g/L
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHog -393,5 kJ/mol
Sog, 1 bar 213,8 J/mol·K
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar)

Koolstofdioxide, ook wel kooldioxide of koolzuurgas, (chemische formule CO2) is een kleurloos en reukloos gas dat van nature in de atmosfeer voorkomt. Het molecuul is lineair (zie de afbeelding). Men spreekt ook wel van koolzuur, maar daarmee wordt eigenlijk waterstofcarbonaat (H2CO3), de oplossing van koolstofdioxide in water, bedoeld.

De atmosfeer van de aarde bevat tegenwoordig ongeveer 383 ppm koolstofdioxide (jan 2007)[1]. Deze concentratie neemt jaarlijks toe, waarbij ontbossing en het grootschalige gebruik van fossiele brandstoffen een rol speelt. Voor het begin van de Industriële Revolutie was de concentratie ongeveer 280 ppm. Koolstofdioxide wordt veel gebruikt in frisdranken, en veroorzaakt daar de "prik". Het komt ook van nature voor in mineraalwater. Koolstofdioxide wordt gebruikt om vuur te bestrijden, indien water niet toegepast kan worden als blusmiddel. Daartoe moet het te blussen object echter bestand zijn tegen aanmerkelijke afkoeling.

Inhoud

[bewerk] Ontdekking

Koolstofdioxide werd ontdekt in het begin van de 17e eeuw door de Vlaming Jan Baptista van Helmont die het "sylvestergas" noemde. Hij stelde vast dat na verbranding van houtskool in een gesloten kom, de restmassa kleiner was dan de oorspronkelijke massa. Zijn besluit was dat het verschil veranderd was in een "wilde geest" (spiritus sylvestre) of gas.

[bewerk] Chemische eigenschappen

Koolstofdioxide wordt gebruikt door planten in de fotosynthese. Hierbij wordt door planten water en koolstofdioxide opgenomen en in glucose vastgelegd terwijl de zuurstof (O2) weer terug aan de lucht wordt afgegeven. Voor dit proces is energie nodig die door de zon wordt geleverd. In kassen wordt het gas als een soort bemesting van de planten gebruikt: bij aanwezigheid van meer koolstofdioxide groeien veel planten wat sneller. Bij een toename van het koolstofdioxidegehalte op aarde kan de vegetatie sneller groeien.

Dieren doen het omgekeerde van wat planten doen. Zij ademen zuurstof in en koolstofdioxide uit, die bij de verbranding van energiehoudende voedingsstoffen (vetten en koolhydraten) in het lichaam vrijkomt. Ook de energie komt daarbij weer vrij.

De eenvoudigste manier om koolstofdioxide te maken is, door verbranding van koolstof (bijvoorbeeld houtskool). Het komt in grote hoeveelheden vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen. Dit proces is voor de mensheid een van de belangrijkste energiebronnen.

Natuurlijke aardse CO2-uitwisseling ontstaat onder andere door savanne- en bosbranden (blikseminslag), uitstoot uit vulkanen, verteringsprocessen in natte oerwouden en mangroven, en uit de CO2-uitwisseling uit de zeeën en oceanen. De menselijke/industriële CO2-uitstoot bedraagt ongeveer 6% van de totale natuurlijke aardse CO2-uitwisseling volgens de huidige wetenschap.

Koolstofdioxide is oplosbaar in water onder vorming van koolzuur.

[bewerk] Fysiologische eigenschappen bij zoogdieren

Cellen produceren koolstofdioxide als afvalproduct van de stofwisseling; extra inspanning levert extra koolzuurgas, dat via het bloed wordt afgevoerd. Koolzuur verlaagt de pH, die door het lichaam nauwkeurig tussen 7,35 en 7,45 wordt gehouden. Dreigt de pH te ver te dalen dan grijpt het ademhalingscentrum in de hersenen in met het versnellen en verdiepen van de ademhaling. Hiermee wordt het teveel aan koolzuurgas via de luchtwegen afgevoerd.

[bewerk] Fysische eigenschappen

Twee fysische eigenschappen van koolstofdioxide komen in het dagelijks leven elk op hun eigen wijze naar voren. De meest prominente eigenschap is dat van broeikasgas. Daarnaast wordt koolstofdioxide vanwege de wijze waarop het van fase verandert voor verschillende doeleinden gebruikt.

[bewerk] (Versterkt) broeikaseffect

Doordat koolstofdioxide infrarode straling absorbeert vermindert het de uitstraling richting de ruimte van zonnewarmte die de aarde bereikt. Dit wordt het broeikaseffect genoemd. Gebleken is dat de concentratie CO2 in de lucht sinds de industriële revolutie toeneemt. Gedurende de laatste 10.000 jaar schommelde de koolstofdioxideconcentratie op aarde rond de 275 ppm. Vanaf het begin van de industriële revolutie neemt de concentratie koolstofdioxide echter toe. Vanaf de tweede helft van de twintigste eeuw treedt een substantiële versnelling in deze toename op. Rond het jaar 2000 betrof de de koolstofdioxideconcentratie op aarde al circa 375 ppm[2].

Volgens vrijwel alle deskundigen neemt het broeikaseffect toe als gevolg van de toegenomen koolstofdioxideconcentratie (het zgn. versterkte broeikaseffect). In november 2007 stelde het Intergouvernementele Panel inzake de Klimaatverandering (IPK) van de Verenigde Naties dat koolstofdioxide van door de mens veroorzaakte emisies, het belangrijkste broeikasgas is[3]. Weliswaar zijn er andere gassen met een sterkere broeikaswerking, maar de hoeveelheid uitgestoten koolstofdioxide zorgt ervoor dat koolstofdioxide als gas momenteel de belangrijkste bijdrage levert aan het broeikaseffect.

Er is wetenschappelijk geen eenduidigheid of de waargenomen opwarming van de aarde exclusief door het door de mens veroorzaakte versterkte broeikaseffect wordt veroorzaakt. Wel stelt het IPK dat inmiddels voor 95% zeker is dat de mens bijdraagt aan de opwarming van de aarde[4].

De atmosfeer van de planeet Venus bestaat vrijwel geheel uit koolstofdioxide. Het broeikaseffect op deze planeet is daardoor zeer groot.

De toename van het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer kan leiden tot snellere groei van planten op aarde. Een ander effect van de toename van het koolstofdioxidegehalte is, dat de pH-waarde van water dat met de lucht in evenwicht is, daalt. Hierdoor wordt het water zuurder wat invloed op onder andere de waterflora en -fauna kan hebben.

Zie ook: Opwarming van de Aarde

[bewerk] Fase-overgangen

Bij afkoeling tot −78 °C gaat koolstofdioxide direct over in een vaste stof, ook wel droogijs of koolzuursneeuw genoemd. Bij de normale luchtdruk smelt het droogijs niet als het verwarmd wordt, maar het sublimeert direct naar de gastoestand. Vaste koolstofdioxide ziet er ongeveer uit zoals ijs van water.

Er kunnen spectaculaire en toch relatief ongevaarlijke experimenten met vast koolstofdioxide gedaan worden. Als een paar korreltjes in een glas water worden gestrooid verdampt het droogijs door de relatieve 'hitte' van het water. Het water gaat borrelen en er komt een flinke damp uit. Zo lijkt het of het water kookt, terwijl het gewoon op kamertemperatuur blijft of zelfs iets afkoelt. Doordat koolzuurdamp zwaarder is dan lucht loopt de damp vanuit het glas naar beneden. Dit effect wordt vaak op het toneel of op televisie gebruikt op grotere schaal in nevelmachines.

[bewerk] Geologische eigenschappen

Koolzuur opgelost in (regen)water, waterstofcarbonaat, is ook geologisch van belang, omdat het in staat is kalksteen op te lossen. Dit leidt tot karstverschijnselen.

[bewerk] Externe link

[bewerk] Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen, noten en/of referenties:
  • CRC Handbook of Chemistry and physics, 2006, CRC Press LLC Headquarters te Boca Raton
  1. ^ http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
  2. ^ Cijfers afkomstig uit figuur 2.3 op pagina 4, topic 2 van het Klimaatrapport van de Verenigde Naties
  3. ^ (en) Intergouvernementele Panel inzake de Klimaatverandering, [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_topic2.pdf Topic 2 - Oorzaken van verandering
  4. ^ Het IPCC stelt "There is very high confidence that the globally averaged net effect of human activities since 1750 has been one of warming", Topic 2, pagina 5.
 
Persoonlijke instellingen