Karbon dioksida

Peran biologis

Karbon dioksida adalah produk akhir dalam organisme yang memperoleh energi dari pemecahan gula, lemak dan asam amino dengan oksigen sebagai bagian dari metabolisme mereka. Ini adalah proses yang dikenal sebagai respirasi seluler. Ini mencakup semua tumbuhan, hewan, banyak jamur dan beberapa bakteri. Pada hewan yang lebih tinggi, karbon dioksida bergerak dalam darah dari jaringan tubuh ke paru-paru di mana ia dihembuskan keluar. Tumbuhan mengambil karbon dioksida dari atmosfer untuk digunakan dalam fotosintesis.

Es kering

Es kering, atau karbon dioksida padat, adalah keadaan padat gas CO₂ di bawah -109,3 ° F (-78,5 ° C). Es kering tidak terjadi secara alami di bumi, tetapi dibuat oleh manusia. Es kering tidak berwarna. Orang menggunakan es kering untuk membuat benda-benda menjadi dingin, dan untuk membuat minuman bersoda, membunuh gophers, dan membekukan kutil. Uap es kering menyebabkan mati lemas dan akhirnya, kematian. Perhatian dan bantuan profesional direkomendasikan setiap kali es kering digunakan.

Pada tekanan biasa, ia tidak akan meleleh dari padat menjadi cair, tetapi sebaliknya berubah langsung dari padat menjadi gas. Ini disebut sublimasi. Ini akan berubah langsung dari padat menjadi gas pada suhu apa pun yang lebih tinggi dari suhu yang sangat dingin. Es kering menyublim pada suhu udara normal. Es kering yang terpapar udara normal mengeluarkan gas karbon dioksida yang tidak memiliki warna. Karbon dioksida dapat dicairkan pada tekanan di atas 5,1 atmosfer.

Gas karbon dioksida yang keluar dari es kering sangat dingin sehingga ketika bercampur dengan udara, ia mendinginkan uap air di udara menjadi kabut, yang terlihat seperti asap putih tebal. Ini sering digunakan di teater untuk menciptakan penampilan kabut atau asap.

Es kering ketika dimasukkan ke dalam air

Isolasi dan produksi

Ahli kimia bisa mendapatkan karbon dioksida dari udara pendingin. Mereka menyebutnya distilasi udara. Metode ini tidak efisien karena sejumlah besar udara harus didinginkan untuk mengekstrak sejumlah kecil CO2. Ahli kimia juga dapat menggunakan beberapa reaksi kimia yang berbeda untuk memisahkan karbon dioksida. Karbon dioksida dibuat dalam reaksi antara sebagian besar asam dan sebagian besar logam karbonat. Misalnya, reaksi antara asam klorida dan kalsium karbonat (batu kapur atau kapur) menghasilkan karbon dioksida:

2 H C l + C a C O 3 ⟶ C a C l 2 + H 2 C O 3 {\displaystyle \mathrm {2\ HCl+CaCO_{3}\longrightarrow CaCl_{2}+H_{2}CO_{3}}} }

Asam karbonat (H₂ CO₃ ) kemudian terurai menjadi air dan CO₂ . Reaksi semacam itu menyebabkan pembusaan atau penggelembungan, atau keduanya. Dalam industri, reaksi semacam itu digunakan berkali-kali untuk menetralkan aliran asam limbah.

Kapur tohor (CaO), bahan kimia yang digunakan secara luas, dapat dibuat dengan memanaskan batu kapur sampai sekitar 850 °C. Reaksi ini juga menghasilkan CO₂ :

C a C O 3 ⟶ C a O + C O 2 {\displaystyle \mathrm {CaCO_{3}\longrightarrow CaO+CO_{2}}} }

Karbon dioksida juga dibuat dalam pembakaran semua bahan bakar yang mengandung karbon, seperti metana (gas alam), distilat minyak bumi (bensin, solar, minyak tanah, propana), batu bara atau kayu. Dalam kebanyakan kasus, air juga dilepaskan. Sebagai contoh reaksi kimia antara metana dan oksigen adalah:

C H 4 + 2 O 2 ⟶ C O 2 + 2 H 2 O {\displaystyle \mathrm {CH_{4}+2\ O_{2}\longrightarrow CO_{2}+2\ H_{2}O} }

Karbon dioksida dibuat di pabrik baja. Besi direduksi dari oksidanya dengan kokas dalam tanur tinggi, menghasilkan besi kasar dan karbon dioksida:

F e 2 O 3 + 3 C O ⟶ 2 F e + 3 C O 2 {\displaystyle \mathrm {Fe_{2}O_{3}+3\ CO\longrightarrow 2\ Fe+3\ CO_{2}}} }

Ragi memetabolisme gula untuk menghasilkan karbondioksida dan etanol, yang juga dikenal sebagai alkohol, dalam produksi wine, bir dan minuman beralkohol lainnya, tetapi juga dalam produksi bioetanol:

C 6 H 12 O 6 ⟶ 2 C O 2 + 2 C 2 H 5 O H {\displaystyle \mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}\longrightarrow 2\ CO_{2}+2\ C_{2}H_{5}OH} }

Semua organisme aerobik menghasilkan CO
₂ ketika mereka mengoksidasi karbohidrat, asam lemak, dan protein dalam mitokondria sel. Sejumlah besar reaksi yang terlibat sangat kompleks dan tidak dapat dijelaskan dengan mudah. (Mereka termasuk respirasi seluler, respirasi anaerobik dan fotosintesis). Fotoautotrof (yaitu tanaman, cyanobacteria) menggunakan reaksi lain: Tumbuhan menyerap CO
₂ dari udara, dan, bersama dengan air, mereaksikannya untuk membentuk karbohidrat:

n C O 2 + n H 2 O ⟶ ( C H 2 O ) n + n O 2 {\displaystyle \mathrm {nCO_{2}+nH_{2}O\longrightarrow (CH_{2}O)n+nO_{2}}} }

Karbon dioksida larut dalam air, di mana ia secara spontan melakukan interkonversi antara CO₂ dan H
₂CO
₃ (asam karbonat). Konsentrasi relatif CO
₂, H
₂CO
₃dan bentuk deprotonasi HCO⁻
₃ (bikarbonat) dan CO ²⁻
₃(karbonat) tergantung pada keasaman (pH). Dalam air netral atau sedikit basa (pH > 6,5), bentuk bikarbonat mendominasi (> 50%) menjadi yang paling lazim (> 95%) pada pH air laut, sedangkan dalam air yang sangat basa (pH > 10,4) bentuk yang dominan (> 50%) adalah karbonat. Bentuk bikarbonat dan karbonat sangat mudah larut. Jadi, air laut yang diekuilibrasi dengan udara (agak basa dengan pH tipikal = 8,2-8,5) mengandung sekitar 120 mg bikarbonat per liter.

Produksi industri

Karbon dioksida industri dihasilkan terutama dari enam proses:

• Dengan menangkap mata air karbondioksida alami yang dihasilkan oleh aksi air yang diasamkan pada batu kapur atau dolomit.
• Sebagai produk sampingan dari pabrik produksi hidrogen, di mana metana dikonversi menjadi CO₂ ;
• Dari pembakaran bahan bakar fosil atau kayu;
• Sebagai produk sampingan dari fermentasi gula dalam pembuatan bir, wiski dan minuman beralkohol lainnya;
• Dari dekomposisi termal batu kapur, CaCO
  ₃dalam pembuatan kapur (Kalsium oksida, CaO);

Reaksi kimia

Karbon dioksida dapat diciptakan dengan reaksi kimia sederhana:

C + O 2 ⟶ C O 2 {\displaystyle \mathrm {C+O_{2}\longrightarrow CO_{2}} }

karbon + oksigen → karbon dioksida