Roztoky pro úpravu vody

Vlastnosti oxidu uhličitého

Existuje několik fyzikálních a chemických vlastností, které náleží oxidu uhličitému.
Zde si je shrneme do tabulky.

Kde na Zemi najdeme oxid uhličitý

Oxid uhličitý se nachází především ve vzduchu, ale také ve vodě jako součást koloběhu uhlíku. Pomocí vysvětlení a schematického znázornění vám ukážeme, jak koloběh uhlíku funguje. –> Přejděte na cyklus uhlíku.

Využití oxidu uhličitého člověkem

Člověk využívá oxid uhličitý mnoha různými způsoby. Nejznámějším příkladem je jeho použití v nealkoholických nápojích a pivu, aby byly perlivé. Oxid uhličitý uvolňovaný práškem do pečiva nebo droždím způsobuje, že těsto na koláče vykyne.
Některé hasicí přístroje používají oxid uhličitý, protože je hustší než vzduch. Oxid uhličitý může díky své těžkosti zahalit oheň. Brání přístupu kyslíku k ohni a v důsledku toho je hořící materiál zbaven kyslíku, který potřebuje k dalšímu hoření.
Oxid uhličitý se také používá v technologii zvané superkritická fluidní extrakce, která se používá k dekofeinizaci kávy. Pevná forma oxidu uhličitého, běžně známá jako suchý led, se používá v divadlech k vytváření jevištní mlhy a k vytváření bublinek, jako jsou „kouzelné lektvary“.

Úloha oxidu uhličitého v procesech životního prostředí

Oxid uhličitý je jedním z nejrozšířenějších plynů v atmosféře. Oxid uhličitý hraje důležitou roli v životně důležitých procesech rostlin a živočichů, jako je fotosyntéza a dýchání. Tyto procesy zde stručně vysvětlíme.
Zelené rostliny přeměňují oxid uhličitý a vodu na potravinové sloučeniny, jako je glukóza, a kyslík. Tento proces se nazývá fotosyntéza.
Reakce fotosyntézy probíhá následovně:
6 CO2 + 6 H2O –> C6H12O6 + 6 O2
Rostliny a živočichové zase přeměňují potravní sloučeniny spojením s kyslíkem a uvolňují tak energii pro růst a další životní činnosti. Jedná se o proces dýchání, který je opakem fotosyntézy.
Dýchací reakce probíhá následovně:
C6H12O6 + 6 O2 –> 6 CO2 + 6 H2O
Fotosyntéza a dýchání hrají důležitou roli v koloběhu uhlíku a jsou ve vzájemné rovnováze.
Fotosyntéza převládá v teplejší části roku a dýchání v chladnější části roku. Oba procesy však probíhají po celý rok. Celkově tedy oxid uhličitý v atmosféře klesá během vegetačního období a stoupá po zbytek roku.
Protože roční období na severní a jižní polokouli jsou opačná, oxidu uhličitého v atmosféře na severu přibývá, zatímco na jihu ubývá, a naopak. Tento cyklus je zřetelnější na severní polokouli; protože má relativně více pevniny a suchozemské vegetace. Na jižní polokouli převládají oceány.

Vliv oxidu uhličitého na alkalitu

Oxid uhličitý může měnit pH vody. Funguje to takto:
Oxid uhličitý se ve vodě mírně rozpouští za vzniku slabé kyseliny zvané kyselina uhličitá, H2CO3, podle následující reakce:
CO2 + H2O –> H2CO3
Poté kyselina uhličitá ve vodě mírně a vratně reaguje za vzniku hydroniového kationtu, H3O+, a hydrogenuhličitanového iontu, HCO3-, podle následující reakce:
H2CO3 + H2O –> HCO3- + H3O+
Toto chemické chování vysvětluje, proč má voda, která má normálně neutrální pH 7, kyselé pH přibližně 5.5, když je vystavena působení vzduchu.

Emise oxidu uhličitého způsobené lidmi

Problémy životního prostředí – skleníkový efekt

Troposféra je spodní část atmosféry o tloušťce asi 10-15 kilometrů. V troposféře se nacházejí plyny zvané skleníkové plyny. Když sluneční světlo dopadá na Zemi, část z něj se přeměňuje na teplo. Skleníkové plyny část tepla pohlcují a zachycují ho v blízkosti zemského povrchu, takže se Země ohřívá. Tento proces, obecně známý jako skleníkový efekt, byl objeven již před mnoha lety a později byl potvrzen pomocí laboratorních pokusů a atmosférických měření.
Život, jak ho známe, existuje jen díky tomuto přirozenému skleníkovému efektu, protože tento proces reguluje teplotu Země. Kdyby skleníkový efekt neexistoval, celá Země by byla pokryta ledem.
Množství tepla zachyceného v troposféře určuje teplotu na Zemi. Množství tepla v troposféře závisí na koncentraci skleníkových plynů v atmosféře a na době, po kterou tyto plyny zůstávají v atmosféře. Nejdůležitějšími skleníkovými plyny jsou oxid uhličitý, freony (chlorfluorované uhlovodíky), oxidy dusíku a metan.
Od začátku průmyslové revoluce v roce 1850 způsobují lidské procesy emise skleníkových plynů, jako jsou freony a oxid uhličitý. To způsobilo ekologický problém: množství skleníkových plynů vzrostlo natolik, že se mění zemské klima, protože se zvyšuje teplota. Tento nepřirozený přírůstek skleníkového efektu se nazývá globální oteplování. Existuje podezření, že globální oteplování může způsobit zvýšení bouřkové aktivity, tání ledovců na pólech, což způsobí zaplavení obydlených kontinentů, a další ekologické problémy.
Společně s vodíkem je oxid uhličitý hlavním skleníkovým plynem. Vodík se však při průmyslových procesech neuvolňuje. Lidé nepřispívají k množství vodíku v ovzduší, ten se pouze přirozeně mění během hydrologického cyklu, a v důsledku toho není příčinou globálního oteplování.
Zvyšující se emise oxidu uhličitého způsobují asi 50-60 % globálního oteplování. Emise oxidu uhličitého vzrostly z 280 ppm v roce 1850 na 364 ppm v 90. letech 20. století.
V předchozím odstavci byly zmíněny různé lidské činnosti, které přispívají k emisím plynného oxidu uhličitého. Z těchto činností způsobuje spalování fosilních paliv pro výrobu energie přibližně 70-75 % emisí oxidu uhličitého

, které jsou hlavním zdrojem emisí oxidu uhličitého. Zbývajících 20-25 % emisí je způsobeno mýcením a vypalováním půdy a emisemi z výfuků motorových vozidel.
Většina emisí oxidu uhličitého pochází z průmyslových procesů ve vyspělých zemích, například ve Spojených státech a v Evropě. Emise oxidu uhličitého z rozvojových zemí však rostou. Očekává se, že v tomto století se emise oxidu uhličitého zdvojnásobí a po tomto období budou nadále stoupat a způsobovat problémy.
Odpad oxidu uhličitého zůstává v troposféře přibližně padesát až dvě stě let.
První, kdo předpověděl, že emise oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv a dalších spalovacích procesů způsobí globální oteplování, byl Svante Arrhenius, který v roce 1896 publikoval práci „O vlivu kyseliny uhličité v ovzduší na teplotu země“.
Na počátku 30. let 20. století se potvrdilo, že oxidu uhličitého v atmosféře skutečně přibývá. Koncem padesátých let 20. století, kdy byly vyvinuty vysoce přesné měřicí techniky, bylo nalezeno ještě další potvrzení. V 90. letech 20. století byla teorie globálního oteplování všeobecně přijímána, i když ne všemi. O tom, zda je globální oteplování skutečně způsobeno zvyšujícím se obsahem oxidu uhličitého v atmosféře, se stále vedou diskuse.

Zvyšující se koncentrace oxidu uhličitého v ovzduší v posledních desetiletích

Kjótská smlouva

Světoví představitelé se v prosinci 1997 sešli v japonském Kjótu, aby zvážili uzavření světové smlouvy omezující emise skleníkových plynů, především oxidu uhličitého, o nichž se předpokládá, že způsobují globální oteplování. Bohužel, zatímco Kjótské smlouvy nějakou dobu fungovaly, Amerika se jim nyní snaží vyhnout.

Oxid uhličitý a zdraví

Oxid uhličitý je nezbytný pro vnitřní dýchání v lidském těle. Vnitřní dýchání je proces, při kterém je do tělesných tkání dopravován kyslík a z nich odváděn oxid uhličitý.
Oxid uhličitý je strážcem pH krve, které je nezbytné pro přežití.
Pufrovací systém, ve kterém hraje oxid uhličitý důležitou roli, se nazývá karbonátový pufr. Tvoří ho hydrogenuhličitanové ionty a rozpuštěný oxid uhličitý s kyselinou uhličitou. Kyselina uhličitá může neutralizovat hydroxidové ionty, které by po přidání zvýšily pH krve. Hydrogenuhličitanové ionty mohou neutralizovat vodíkové ionty, které by po přidání způsobily snížení pH krve. Jak zvýšení, tak snížení pH je životu nebezpečné.
Kromě toho, že je oxid uhličitý nezbytným pufrem v lidském systému, je také známo, že při překročení určité koncentrace způsobuje zdravotní účinky.
Primární zdravotní nebezpečí oxidu uhličitého jsou:
– Udušení. Způsobené uvolněním oxidu uhličitého v uzavřeném nebo nevětraném prostoru. To může snížit koncentraci kyslíku na úroveň, která je bezprostředně nebezpečná pro lidské zdraví.
– Omrzliny. Pevný oxid uhličitý má při běžném atmosférickém tlaku vždy teplotu nižší než -78 oC, bez ohledu na teplotu vzduchu. Manipulace s tímto materiálem po dobu delší než jednu nebo dvě sekundy bez řádné ochrany může způsobit vážné puchýře a další nežádoucí účinky. Plynný oxid uhličitý uvolněný z ocelové lahve, například z hasicího přístroje, způsobuje podobné účinky.
– Poškození ledvin nebo kóma. To je způsobeno narušením chemické rovnováhy uhličitanového pufru. Při zvýšení nebo snížení koncentrace oxidu uhličitého, které způsobí narušení rovnováhy, může dojít k ohrožení života.

.