CO2

Диоксид углерода CO₂ - это химическое вещество, оксид неметалла, состоящее из 1 атома углерода и 2 атомов кислорода; молекула CO2 имеет линейную форму и 2 двойных межатомных связи. CO2 имеет молярную массу 44,01 г/моль. CO2 плавится при температуре -78°C при атмосферном давлении путем возгонки (минуя жидкую фазу), и кипит (переходит из жидкого состояния в газообразное) при температуре -57°C при давлении 5,185 бар. При атмосферном давлении, CO2 не существует в жидкой форме.

При стандартных атмосферных условиях CO2 представляет собой бесцветный газ с плотностью 1,977 кг/м³. В небольших концентрациях, газообразный CO2 не имеет вкуса и запаха; при бóльших концентрациях, CO2 имеет усиливающийся кислотный запах и кислый вкус, сопровождающийся также ощущением покалывания в носоглотке (кислотный запах и вкус объясняются тем, что газообразный CO2, растворяясь на слизистых оболочках и в слюне, образует с водой нестойкую угольную кислоту H₂CO₃). CO2 негорюч, пожаро- и взрывобезопасен.

Молекула CO₂ схематично

В земной атмосфере CO2 является следовым газом с содержанием 0,0387% по объему (387 ppm, или частиц на миллион). Концентрация CO2 в атмосфере подвержена ежегодным колебаниям на 3-9 ppm как следствие сезона вегетации в северном полушарии: содержание CO2 достигает максимума в мае, и постепенно снижается до минимума к октябрю, когда наиболее велико количество биомассы, осуществляющей фотосинтез и поглощающей при этом диоксид углерода.

CO2 имеет естественный цикл обращения в биосфере Земли. CO2 выделяется при дыхании аэробных организмов, и человека в том числе, при разложении и сгорании органических веществ, при клеточном дыхании некоторых микроорганизмов и в ходе процессов ферментации, а также в ходе вулканической деятельности. В то же время, CO2 поглащается зелеными растениями и водорослями в ходе фотосинтеза, а часть адсорбируется мировым океаном с образованием карбонатных ионов. В этой форме, океан содержит значительно большее количество CO2, чем атмосфера.

Хозяйственная деятельность человека, прежде всего, сжигание углеводородного топлива в сочетании с уменьшением площади лесов, составляет с начала промышленной эры значительную часть вброса CO2 в атмосферу - 31,8 гигатонн CO2 в 2008 году (для сравнения, масса всего CO2, содержащегося в атмосфере, оценивается примерно в 3000 гигатонн). Естественный вброс CO2 уравновешивается его естественным поглощением; предполагается, что порядка 57% диоксида углерода, выделяющегося в ходе деятельности человека, также поглощается океаном и биосферой. Вопрос о серьезности влияния человеческой деятельности на содержание CO2 в атмосфере и о будущем развитии ситуации не вполне ясен, и научное его рассмотрение сопровождается также и значительной политической спекуляцией.

В промышленности, CO2 получают, в-основном, как побочный продукт при выделении водорода из метана CH₄, при сжигании того же метана и других углеводородов, как побочный продукт при брожении (ферментации сахара), при термическом разложении известняка CaCO₃ при производстве негашеной извести CaO, а также напрямую из газа, выделяемого некоторыми природными источниками как продукт реакции подкисленной воды с известковыми породами.