3.3 Διοξείδιο Του Άνθρακα

3.3 Διοξείδιο του άνθρακα

Πρώτες σκέψεις:Στα αέρια, που αποτελούν την ατμόσφαιρα αναφέραμε και το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂). Είδαμε ότι αυτό παράγεται από τις καύσεις και είναι απαραίτητο για τη φωτοσύνθεση. Η σημασία του για τη ζωή είναι πολύ μεγάλη. Το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας είναι ένας από τους παράγοντες που ρυθμίζουν το κλίμα του πλανήτη!

Μετά τη μελέτη αυτού του κεφαλαίου θα μπορείς:

Να παρασκευάζεις και να ανιχνεύεις το διοξείδιο του άνθρακα.
Να αναφέρεις τις φυσικές ιδιότητες και τις χρήσεις του διοξειδίου του άνθρακα.
Να τεκμηριώνεις το ρόλο του διοξειδίου του άνθρακα στη ρύθμιση του κλίματος.
Να περιγράφεις το φαινόμενο του θερμοκηπίου και να προτείνεις μέτρα για την αντιμετώπιση της έντασης του.

παρασκευή διοξειδίου του άνθρακα, φυσικές ιδιότητες διοξειδίου του άνθρακα, φαινόμενο θερμοκηπίου

Παρασκευή και ανίχνευση του διοξειδίου του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι σημαντικό για τη ζωή στη Γη.

Παράθυρο στο εργαστήριο 1: CO₂ από μάρμαρο και ξίδι

Σε μία φιάλη, όπως αυτή της διπλανής εικόνας, βάζουμε κομμάτια μαρμάρου και προσθέτουμε ξίδι.
Παράγεται αέριο το οποίο διοχετεύεται στο ποτήρι ζέσεως που περιέχει ασβεστόνερο, το οποίο θολώνει. Όπως έχουμε μάθει, το θόλωμα του ασβεστόνερου προκαλείται από το διοξείδιο του άνθρακα (κεφ. 3.1).

Φυσικές ιδιότητες και χρήσεις

Όταν πίνεις πορτοκαλάδα ή άλλο ποτό με ανθρακικό, νιώθεις τις φυσαλίδες ενός αερίου στο στόμα και στο λάρυγγα. Το αέριο αυτό είναι το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι άχρωμο, άοσμο και άγευστο.

Όταν ανοίγεις ένα αεριούχο ποτό, το διοξείδιο του άνθρακα διαφεύγει στην ατμόσφαιρα αργά αλλά σταθερά με τη μορφή φυσαλίδων. Αυτό δείχνει ότι στη συνηθισμένη πίεση το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται πολύ λίγο στο νερό ή στα υδατικά διαλύματα.

Καθαρό διοξείδιο του άνθρακα περιέχεται και σε κάποιους πυροσβεστήρες. Το διοξείδιο του άνθρακα δεν καίγεται και έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από τον αέρα. Έτσι, όταν εκτοξεύεται πάνω σε μια εστία φωτιάς, την καλύπτει και τη σβήνει, εμποδίζοντας την επαφή του καυσίμου με το οξυγόνο.

Τα αεριούχα αναψυκτικά περιέχουν

Τα αεριούχα αναψυκτικά περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα.

Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται στους πυροσβεστήρες.

Φυσικές σταθερές του CO₂
Πυκνότητα	1,8 g/L (στους 25 ^oC)
Σημείο ζέσεως	-78 ^oC (στη 1 atm)
Σημείο πήξεως	-57 ^oC (στις 5,2 atm)

Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται στους πυροσβεστήρες.

Οι υπέρυθρες ακτίνες ζεσταίνουν.

Αέριο απαραίτητο για τη ζωή

Από την κυτταρική αναπνοή παράγεται CO₂, το οποίο χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση (σελ. 60). Αυτές οι δύο διαδικασίες είναι πολύ σημαντικές για τη διατήρηση της ζωής, επειδή διατηρούν σταθερή την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε CO₂. Η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση αποτελούν το κυριότερο μέρος του κύκλου του άνθρακα.

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου –Ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία της βιόσφαιρας

Η θερμοκρασία της βιόσφαιρας ρυθμίζεται από το διοξείδιο του άνθρακα και από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας. Ας δούμε με ποιο τρόπο γίνεται αυτό. Ο Ήλιος θερμαίνει τη Γη με την ακτινοβολία του. Η Γη αντανακλά ένα μέρος της θερμότητας προς το Διάστημα με αόρατες ακτίνες που ονομάζονται υπέρυθρες.

Το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρατμοί της ατμόσφαιρας εγκλωβίζουν ένα μέρος των υπέρυθρων ακτίνων και έτσι η Γη θερμαίνεται (μέση θερμοκρασία, στην επιφάνεια, 15 ^oC περίπου). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται φαινόμενο του θερμοκηπίου. Αν δεν υπήρχε το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η μέση θερμοκρασία της Γης θα ήταν -20 ^oC, και σε ένα τέτοιο περιβάλλον θα ήταν δύσκολο να αναπτυχθεί η ζωή όπως τη γνωρίζουμε.

Πολλοί επιστήμονες υποστηρίζουν ότι κατά τις τελευταίες δεκαετίες το φαινόμενο του θερμοκηπίου γίνεται όλο και πιο έντονο. Αυτό αποδίδεται στην αύξηση της περιεκτικότητας της ατμόσφαιρας σε διοξείδιο του άνθρακα και σε άλλα αέρια που απορροφούν τις υπέρυθρες ακτίνες. Έτσι, η θερμότητα εμποδίζεται ακόμα περισσότερο να διαφύγει από τη Γη, γεγονός που εκτιμάται ότι θα αυξήσει σταδιακά τη μέση θερμοκρασία του πλανήτη

Τι προκαλεί την αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα;

Την αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα προκαλούν:

οι συνεχώς αυξανόμενες καύσεις για την παραγωγή ενέργειας,
η μείωση της φωτοσύνθεσης.

Εκτιμάται ότι, αν η μέση θερμοκρασία του πλανήτη εξακολουθήσει να ανεβαίνει, θα αυξηθούν τα ακραία καιρικά φαινόμενα όπως καύσωνες, τυφώνες και έντονες βροχοπτώσεις. Παράλληλα, το λιώσιμο των πάγων θα έχει απρόβλεπτες συνέπειες.

Τι μπορούμε να κάνουμε για την αντιμετώπιση της έντασης του φαινομένου του θερμοκηπίου;

Έχουν γίνει πολλές διεθνείς συναντήσεις για την αντιμετώπιση του θέματος αυτού. Μία σημαντική άποψη είναι να μειωθεί η χρήση των ορυκτών καυσίμων, κατά την οποία παράγεται το διοξείδιο του άνθρακα. Προτείνεται τα ορυκτά καύσιμα να αντικατασταθούν από εναλλακτικές πηγές ενέργειας, όπως είναι η ηλιακή, η αιολική, η γεωθερμική, το υδρογόνο κ.ά.

Η ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου

Η ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου (η αλυσίδα των αιτίων)

Οι φωτεινές ακτίνες του Ήλιου διαπερνούν την ατμόσφαιρα. Οι υπέρυθρες ακτίνες εγκλωβίζονται ως ένα βαθμό από το διοξείδιο του άνθρακα και τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας.

Συνοψίζοντας

Στάση για εμπέδωση

Σε καθεμία από τις χρήσεις του διοξειδίου του άνθρα-κα να αντιστοιχίσεις τις ιδιότητές του που επιτρέπουν τη χρήση αυτή: (Στόχος 2ος)

Χρήσεις		Ιδιότητες
α. Παρασκευή ποτών		1. Αέριο
β. Γόμωση πυροσβεστήρων		2. Μεγαλύτερη πυκνότητα από τον αέρα
		3. Άοσμο
		4. Λίγο διαλυτό στο νερό
		5. Άκαυστο

Σε ποιες από τις παρακάτω περιπτώσεις παράγεται διοξείδιο του άνθρακα; (Στόχος 1ος)

Όταν καίμε ξύλα.
Όταν καίμε πετρέλαιο.
Όταν καίμε υδρογόνο.
Όταν κινούμαστε.
Όταν προσθέτουμε υδροχλωρικό οξύ σε μάρμαρο.
Όταν διασπάται το υπεροξείδιο του υδρογόνου.

Να χαρακτηρίσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) τις προτάσεις που ακολουθούν: (Στόχοι 1ος, 2ος, 3ος και 4ος)

Το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται με τη φωτοσύνθεση.
Το διοξείδιο του άνθρακα καίγεται.
Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται για την κατάσβεση των πυρκαγιών.
Το οξυγόνο είναι υπεύθυνο για το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Η αποψίλωση των δασών συμβάλλει στην ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου.