Kiến thức

Cacbon đioxit – Wikipedia tiếng Việt

Cacbon đioxit

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới điều hướng

Bước tới tìm kiếm

Cacbon đioxit

Cấu trúc phân tử của cacbon đioxit

Cấu trúc phân tử của cacbon đioxit

Tổng quan

Danh pháp IUPAC

Cacbon đioxit
Tên khác khí cacbonic
thán khí
cacbonic oxit
cacbon(IV) oxit
anhydrit cacbonic
băng khô (rắn)
khí ga (gas)

Công thức phân tử

CO2

Phân tử gam

44,0098 g/mol
Biểu hiện Chất khí không màu, không mùi

Số CAS

[124-38-9]
Thuộc tính

Tỷ trọng

pha

1,98 kg/m³ ở 298 K
1,6 g/cm³ (rắn)

Độ hòa tan

trong

nước

1,45 kg/m³

Nhiệt độ nóng chảy

{{{Nhiệt độ nóng chảy}}}

Điểm sôi

−78 °C (−108 °F; 195 K) (thăng hoa)

pKa

6,35 và 10,33

pKb

không rõ

Độ nhớt

0,07 c

P

ở -78 °C

Nguy hiểm

MSDS

MSDS ngoài

Các

nguy hiểm

chính

Ngạt thở
Kích thích

NFPA 704

Nfpa h2.png

Nfpa f0.png

Nfpa r0.png

(lỏng)

Điểm bắt lửa

Không cháy

Rủi ro/An toàn

R: As, Fb
S: 9, 23, 36a (lỏng)
Số

RTECS

FF6400000

Trang dữ liệu bổ sung

Cấu trúc & thuộc tính

n εr, v.v.

Dữ liệu nhiệt động lực

Các trạng thái
rắn, lỏng, khí

Dữ liệu quang phổ

UV

,

IR

,

NMR

,

MS

Các hợp chất liên quan
Các

hợp chất

tương tự

Metan

Các hợp chất liên quan

Cacbon

Cacbon monoxit

Ngoại trừ có thông báo khác, các dữ liệu
được lấy ở

25 °C, 100 kPa

Thông tin về sự phủ nhận và tham chiếu

Cacbon đioxit hay cacbonic oxit (tên gọi khác: thán khí, anhydrit cacbonic, khí cacbonic) là một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng

khí

trong

khí quyển

Trái Đất

, bao gồm một nguyên tử

cacbon

và hai nguyên tử

oxy

. Là một

hợp chất hóa học

được biết đến rộng rãi, nó thường xuyên được gọi theo công thức hóa học là CO2. Trong

dạng rắn

, nó được gọi là băng khô hoặc đá khô.

Cacbon đioxit thu được từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả khí thoát ra từ các

núi lửa

, sản phẩm

cháy

của các

hợp chất hữu cơ

và hoạt động

hô hấp

của các sinh vật sống hiếu khí. Nó cũng được một số

vi sinh vật

sản xuất từ sự

lên men

và sự

hô hấp của tế bào

. Các loài

thực vật

hấp thụ cacbon đioxit trong quá trình

quang hợp

, và sử dụng cả cacbon và oxy để tạo ra các

cacbohydrat

. Ngoài ra, thực vật cũng giải phóng oxy trở lại khí quyển, oxy này sẽ được các

sinh vật dị dưỡng

sử dụng trong quá trình hô hấp, tạo thành một

chu trình

. Nó có mặt trong

khí quyển Trái Đất

với nồng độ thấp và tác động như một khí gây

hiệu ứng nhà kính

. Nó là thành phần chính trong

chu trình cacbon

.

Các thuộc tính hóa-lý[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cacbon đioxit là một khí

không màu

mà khi hít thở phải ở nồng độ cao (nguy hiểm do nó gắn liền với rủi ro ngạt thở) tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng. Các hiệu ứng này là do khí hòa tan trong

màng nhầy

nước bọt

, tạo ra dung dịch yếu của

axit cacbonic

.

Tỷ trọng riêng của nó ở 25 °C là 1,98 kg·m−3, nặng hơn khoảng 1,5 lần

không khí

. Phân tử cacbon đioxit (O = C = O) chứa hai

liên kết đôi

và có hình dạng tuyến tính. Nó không có

lưỡng cực

điện. Do nó là hợp chất đã bị ôxi hóa hoàn toàn nên về mặt hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là

không cháy

.

Ở nhiệt độ dưới -78

°C,

cacbon đioxit

ngưng tụ

lại thành các

tinh thể

màu trắng gọi là băng khô. Cacbon đioxit lỏng chỉ được tạo ra dưới

áp suất

trên 5,1

bar

; ở điều kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha khí sang rắn hay ngược lại theo một quá trình gọi là

thăng hoa

.

Nước

sẽ hấp thụ một lượng nhất định cacbon đioxit, và nhiều hơn lượng này khi khí bị nén. Khoảng 1% cacbon đioxit hòa tan chuyển hóa thành

axit cacbonic

. Axit cacbonic phân ly một phần thành các ion

bicacbonat

(HCO3) và

cacbonat

(CO32−).

Khi một nguồn lửa được đưa vào ống thử có chứa cacbon đioxit thì ngọn lửa sẽ tắt ngay lập tức do cacbon đioxit thông thường không duy trì sự cháy, tuy nhiên nếu là sự cháy của các kim loại mang tính khử cao như

Mg

,

Zn

thì cacbon bị khử, tạo ra oxit kim loại và muội than. (Một số loại

bình cứu hỏa

chứa cacbon đioxit hay các chất khi phản ứng với nhau sẽ tạo ra nó dùng để dập lửa). Để xác nhận tiếp theo là khí này là cacbon đioxit thì khí được dẫn qua dung dịch

canxi hydroxit

(Ca(OH)2) trong. Dung dịch canxi hydroxit sẽ chuyển thành màu trắng do sự tạo thành

canxi cacbonat

.

Sử dụng[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cacbon đioxit lỏng và rắn là

chất làm lạnh

quan trọng, đặc biệt là trong

công nghiệp thực phẩm

, trong đó chúng tham gia vào quá trình lưu trữ và vận chuyển các loại

kem

và các

thực phẩm đông lạnh

.

Cacbon đioxit được sử dụng để sản xuất

nước giải khát

cacbonat hóa

nước soda

. Theo truyền thống, quá trình cacbonat hóa trong

bia

vang nổ

có được do lên men tự nhiên, nhưng một số nhà sản xuất cacbonat hóa các đồ uống này một cách

nhân tạo

.

Bột nở

sử dụng trong các loại bánh nướng tạo ra khí cacbonic làm cho khối bột bị phình to ra, do tạo ra các lỗ xốp chứa bọt khí.

Men bánh mì

tạo ra khí cacbonic bằng sự lên men trong khối bột, trong khi các loại bột nở hóa học giải phóng ra khí cacbonic khi bị nung nóng hoặc bị tác dụng với các

axit

.

Cacbon đioxit thông thường cũng được sử dụng như là khí điều áp rẻ tiền, không cháy. Các

áo phao cứu hộ

thông thường chứa các hộp nhỏ chứa cacbon đioxit đã nén để nhanh chóng thổi phồng lên. Các ống thép chứa cacbonic nén cũng được bán để cup cấp khí nén cho

súng hơi

,

bi sơn

, bơm lốp

xe đạp

, cũng như để làm

nước khoáng xenxe

. Sự bốc hơi nhanh chóng của cacbon đioxit lỏng được sử dụng để gây nổ trong các

mỏ than

.

Cacbon đioxit dập tắt lửa, và một số bình cứu hỏa, đặc biệt là các loại được thiết kể để dập cháy do điện, có chứa cacbon điôxít lỏng bị nén. cacbon điôxít cũng được sử dụng như là môi trường khí cho

công nghệ hàn

, mặc dù trong

hồ quang

thì nó phản ứng với phần lớn các kim loại. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô mặc dù có chứng cứ đáng kể cho thấy khi hàn trong môi trường này thì mối hàn giòn hơn so với các mối hàn trong môi trường các

khí trơ

, và các mối hàn này theo thời gian sẽ giảm phẩm cấp do sự tạo thành của axít cacbonic. Nó được sử dụng làm việc này chủ yếu là do nó rẻ tiền hơn nhiều so với các khí trơ như

agon

hay

heli

.

Cacbon đioxit lỏng là một

dung môi

tốt cho nhiều

hợp chất hữu cơ

, và được dùng để loại bỏ

cafein

từ

cà phê

. Nó cũng bắt đầu nhận được sự chú ý của công nghiệp

dược phẩm

và một số ngành công nghiệp chế biến hóa chất khác do nó là chất thay thế ít độc hơn cho các dung môi truyền thống như các

clorua hữu cơ

(xem

hóa học xanh

).

Thực vật cần có cacbon đioxit để thực hiện việc

quang hợp

, và các nhà kính có thể được làm giàu bầu khí quyển của chúng bằng việc bổ sung CO2 nhằm kích thích sự tăng trưởng của thực vật. Người ta cũng đề xuất ý tưởng cho cacbon điôxít từ các nhà máy nhiệt điện đi qua các ao để phát triển

tảo

và sau đó chuyển hóa chúng thành nguồn nhiên liệu

điezen sinh học

. Nồng độ cao của cacbon đioxit trong khí quyển tiêu diệt có hiệu quả nhiều loại sâu hại. Các nhà kính được nâng nồng độ CO2 tới 10.000 ppm (1%) trong vài giờ để tiêu diệt các loại sâu bệnh như rầy trắng (họ Aleyrodidae), nhện v.v.

Trong y học, tới 5% cacbon đioxit được thêm vào

oxy

nguyên chất để trợ thở sau khi

ngừng thở

và để ổn định cân bằng O2/CO2 trong máu.

Một dạng phổ biến của [[laser|laze] khí công nghiệp là laze cacbon đioxit, sử dụng cacbon đioxit làm môi trường.

Cacbon đioxit cũng hay được bơm vào hay gần với các

giếng dầu

. Nó có tác dụng như là tác nhân nén và khi hòa tan trong

dầu thô

dưới lòng đất thì nó làm giảm đáng kể độ nhớt của dầu thô, tạo điều kiện để dầu chảy nhanh hơn trong lòng đất vào các giếng hút. Trong các mỏ dầu đã hoàn thiện thì một hệ thống ống đồ sộ được sử dụng để chuyển cacbon đioxit tới các điểm bơm.

Xem thêm: Điểm chuẩn Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM ngành cao nhất 27 điểm

Băng khô[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Băng khô

thương hiệu

cho cacbon đioxit rắn (đóng băng). Thuật ngữ này được Prest Air Devices tạo ra năm

1925

(công ty thành lập năm 1923 tại thành phố

Long Island

, New York).

Băng khô, dưới áp suất thường, không nóng chảy thành cacbon đioxit lỏng mà

thăng hoa

trực tiếp thành dạng khí ở -78,5

°C

(-109,3

°F

). Vì thế nó được gọi là “băng khô” như là cách gọi để so sánh với băng “ướt” (

nước đá

thông thường).

Băng khô được sản xuất bằng cách nén khí cacbon đioxit thành dạng lỏng, loại bỏ nhiệt gây ra bởi quá trình nén (xem

định luật Charles

), và sau đó cho cacbon đioxit lỏng giãn nở nhanh. Sự giãn nở này làm giảm

nhiệt độ

và làm cho một phần CO2 bị đóng băng thành “tuyết”, sau đó “tuyết” này được nén thành các viên hay khối.

Sử dụng[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Băng khô được sử dụng để làm lạnh đồ uống tại Công viên trung tâm, thành phố

New York

,

Hoa Kỳ

  • Làm lạnh thực phẩm, các mẫu sinh học và các mặt hàng mau hỏng khác.
  • Sản xuất “sương mù băng khô” để tạo các

    hiệu ứng đặc biệt

    . Khi băng khô tiếp xúc với nước thì cacbon đioxit đóng băng thăng hoa thành hỗn hợp khí cacbon đioxit lạnh và không khí lạnh ẩm ướt. Điều này sinh ra sự

    ngưng tụ

    và hình thành

    sương mù

    ; xem thêm

    máy tạo sương mù

    . Hiệu ứng sương mù của hỗn hợp băng khô với

    nước

    được tạo ra tốt nhất là với nước ấm.

  • Các viên nhỏ băng khô (thay vì

    cát

    ) được bắn vào bề mặt cần làm sạch. Băng khô không cứng như cát, nhưng nó tăng tốc quá trình bằng sự thăng hoa để “không còn gì” tồn tại trên bề mặt cần làm sạch và gần như không tạo ra nhiều bụi gây hại phổi.

  • Tăng gây

    mưa

    từ các đám mây hay làm giảm độ dày của mây nhờ sự

    kết tinh

    nước trong mây.

  • Sản xuất khí cacbon đioxit do cần thiết trong các hệ thống như thùng nhiên liệu

    hệ thống trơ

    trong các máy bay

    B-47

    .

  • Các ống lót trục bằng

    đồng thau

    hay kim loại khác được cho vào băng khô để làm chúng co lại sao cho chúng sẽ khớp với kích thước trong của lỗ trục. Khi các ống lót này ấm trở lại, chúng nở ra và trở nên cực kỳ khít nhau.

Tiếp xúc[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Do các đặc trưng cụ thể của mình, băng khô đòi hỏi phải có sự phòng ngừa đặc biệt khi tiếp xúc. Nó cực lạnh vì vậy không nên cho tiếp xúc trực tiếp với da (nghĩa là cần đeo găng cách nhiệt thích hợp). Nó thường xuyên thăng hoa thành khí cacbonic, vì thế nó không thể lưu trữ trong các thùng chứa có nắp đậy do áp suất tạo ra sẽ nhanh chóng phá vỡ thùng do bị nổ. Khí thăng hoa cần thông gió tốt; nếu không nó có thể tràn ngập không gian quanh đó và làm cho người ta nghẹt thở. Sự quan tâm đặc biệt đối với các thiết bị thông gió là cần thiết. Những người tiếp xúc với băng khô cần phải được cảnh báo là cacbon đioxit nặng hơn không khí và sẽ chìm xuống dưới sàn. Một số thị trường đòi hỏi những người mua băng khô phải từ 18 tuổi trở lên.

Sinh học[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cacbon đioxit là sản phẩm cuối cùng trong cơ thể sinh vật có sự tích lũy năng lượng từ việc phân hủy

đường

hay

chất béo

với

oxy

như là một phần của sự

trao đổi chất

của chúng, trong một quá trình được biết đến như là sự

hô hấp của tế bào

. Nó bao gồm tất cả các loài thực vật,

động vật

, nhiều loại

nấm

và một số

vi khuẩn

. Trong các động vật bậc cao, cacbon đioxit di chuyển trong

máu

từ các mô của cơ thể tới

phổi

và ở đây nó bị thải ra ngoài.

Hàm lượng cacbon đioxit trong

không khí

trong lành là khoảng 0,04%, và trong không khí bị thải ra từ sự thở là khoảng 4,5%. Khi thở trong không khí với nồng độ cao (khoảng 5% theo thể tích), nó là

độc hại

đối với con người và các động vật khác.

Hemoglobin

, phân tử chuyên chở oxy chính trong

hồng cầu

, có thể chở cả oxy và cacbon đioxit, mặc dù theo các cách thức hoàn toàn khác nhau. Sự suy giảm liên kết với ôxy trong máu do sự tăng mức cacbon đioxit được biết đến như là

hiệu ứng Haldane

, và nó là quan trọng trong việc vận chuyển cacbon điôxít từ các mô tới phổi. Ngược lại, sự tăng áp suất thành phần của CO2 hay pH thấp hơn sẽ sinh ra sự rút bớt ôxy từ hemoglobin. Hiệu ứng này gọi là

hiệu ứng Bohr

.

Theo nghiên cứu của USDA

[1]

[

liên kết hỏng

], sự thở của một người trung bình mỗi ngày sinh ra khoảng 450 lít (khoảng 900 gam) cacbon đioxit.

CO2 được vận chuyển trong máu theo ba cách khác nhau. Phần lớn trong chúng (khoảng 80%–90%) được các enzym

cacbonic anhydraz

chuyển hóa thành các ion bicacbonat HCO3 trong các tế bào hồng cầu. 5%–10% được hòa tan trong huyết tương và 5%–10% liên kết với hemoglobin thành các hợp chất cacbamin. Phần trăm chính xác phụ thuộc vào đó là máu ở động mạch hay tĩnh mạch.

Hemoglobin liên kết với CO2 không giống như liên kết với oxy; CO2 liên kết với các nhóm chứa N trên 4 chuỗi globin. Tuy nhiên, do các hiệu ứng khác khu vực hoạt hóa trên phân tử hemoglobin, liên kết của CO2 làm giảm lượng oxy được liên kết đối với áp suất thành phần nhất định của oxy.

Cacbon đioxit có thể là một trong các chất trung gian để tự điều chỉnh việc cung cấp máu theo khu vực. Nếu nồng độ của nó cao thì các

mao mạch

nở ra để cho nhiều máu hơn đến các mô.

Các ion bicacbonat là chủ yếu trong việc điều chỉnh

pH

của máu. Do tần suất thở có ảnh hưởng tới mức CO2 trong máu, nên nhịp thở quá chậm hay quá nông sẽ sinh ra hiện tượng

nhiễm axít hô hấp

,trong khi nhịp thở quá nhanh sinh ra trong các

chứng thở quá nhanh

sẽ dẫn đến

nhiễm kiềm hô hấp

.

Một điều thú vị là mặc dù oxy là chất cần thiết của quá trình trao đổi chất của cơ thể, nhưng không phải nồng độ thấp của oxy kích thích sự hô hấp mà lại là nồng độ cao của cacbon đioxit. Kết quả là, sự hô hấp trong không khí loãng (áp suất thấp) hay hỗn hợp khí không có ôxy (ví dụ nitơ nguyên chất) dẫn đến sự bất tỉnh mà không cần có các vấn đề về hệ hô hấp của cá thể đó. Nó là đặc biệt nguy hiểm cho các phi công lái máy bay chiến đấu bay ở cao độ lớn, và nó cũng là lý do giải thích tại sao các hướng dẫn tại các máy bay thương mại trong trường hợp sụt áp suất trong khoang thì người ta cần phải sử dụng mặt nạ thở ôxy cho chính mình trước khi giúp người khác—nếu không thì chính người đó sẽ chịu rủi ro bất tỉnh mà không hề được cảnh báo trước về nguy hiểm sắp xảy ra.

Thực vật hấp thụ cacbon đioxit từ khí quyển trong quá trình quang hợp. Cacbon đioxit được thực vật (với năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời) sử dụng để sản xuất ra các chất hữu cơ bằng tổ hợp nó với nước. Các phản ứng này giải phóng ra ôxy tự do. Đôi khi cacbon đioxit được bơm thêm vào các nhà kính để thúc đẩy thực vật phát triển. Thực vật cũng giải phóng ra CO2 trong quá trình hô hấp của nó, nhưng tổng thể thì chúng làm giảm lượng CO2.

Các giới hạn của

OSHA

cho nồng độ cacbon đioxit tại nơi làm việc là 0,5% cho thời gian dài, tối đa tới 3% cho phơi nhiễm ngắn (tối đa 10 phút). OSHA cho rằng các nồng độ trên 4% là “nguy hiểm ngay lập tức đối với sức khỏe và sự sống”. Những người thở không khí chứa trên 5% cacbon điôxít trên 30 phút có các triệu chứng

tăng anhydrit cacbonic máu

cấp tính, trong khi việc thở với nồng độ cacbon đioxit từ 7%–10% có thể làm bất tỉnh trong vài phút. Cacbon đioxit, dù là dạng khí hay dạng rắn, chỉ được tiếp xúc trong các môi trường/khu vực thông gió tốt.

Xem thêm:

Khí trong máu động mạch

.

Khí quyển Trái Đất[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nồng độ CO2 trong khí quyển, đo tại

Mauna Loa

.

Vào thời điểm năm

2004

,

khí quyển Trái Đất

chứa khoảng 0,038% theo thể tích (380 µL/L hay

ppm

) hoặc 0,053% theo trọng lượng là CO2. Nó tương đương với 2,7 × 1012

tấn

CO2. Do có nhiều đất đai hơn (và vì thế nhiều thực vật hơn) nên ở bắc bán cầu khi so với nam bán cầu có sự dao động hàng năm vào khoảng 5 µL/L, sự dao động này lên tới đỉnh vào tháng 5 và xuống tối thiểu vào tháng 10 khi kết thúc mùa sinh trưởng ở bắc bán cầu, khi mà khối lượng các chất sinh học trên hành tinh là lớn nhất.

Mặc dù nồng độ thấp nhưng CO2 là một thành phần cực kỳ quan trọng trong khí quyển Trái Đất, do nó hấp thụ bức xạ

hồng ngoại

và làm tăng

hiệu ứng nhà kính

.

Cacbon đioxit nguyên thủy trong khí quyển của Trái Đất được tạo ra trong hoạt động của các

núi lửa

; nó là cốt yếu để làm ấm và ổn định khí hậu dẫn đến sự sống. Hoạt động núi lửa ngày nay giải phóng khoảng 130–230 triệu tấn cacbon đioxit mỗi năm. Lượng khí này xấp xỉ 1% lượng cacbon đioxit do các hoạt động của con người tạo ra.

Sự thải khí cacbon đioxit toàn cầu từ năm

1751

đến năm

2004

.

Từ đầu thời kỳ

cách mạng công nghiệp

,

nồng độ CO2 trong khí quyển

đã tăng khoảng 110 µL/L hay khoảng 40%, phần lớn trong số này được giải phóng từ năm

1945

đến nay. Các đo đạc hàng tháng tại

Mauna Loa

[2]

Lưu trữ

2004-12-10 tại

Wayback Machine

từ năm

1958

chỉ ra sự tăng từ 316 µL/L trong năm đó tới 376 µL/L năm

2003

, tổng thể tăng 60 µL/L trong lịch sử 44 năm đo đạc. Các

nhiên liệu hóa thạch

như

than

dầu mỏ

bị đốt là nguyên nhân chính trong sự gia tăng của CO2 do con người tạo ra; Sự

tàn phá rừng

là nguyên nhân thứ hai. Năm 1997, các đám cháy

than bùn

ở Indonesia có thể giải phóng tới 13%–40% lượng điôxít cacbon do nhiên liệu hóa thạch tạo ra. Nhiều công nghệ khác nhau đã được giới thiệu nhằm làm giảm lượng cacbon đioxit dư thừa khỏi khí quyển. Không phải toàn bộ lượng CO2 được giải phóng ra tồn tại trong không khí; một số được các đại dương hoặc

sinh quyển

hấp thụ. Tỷ lệ CO2 tỏa ra trên sự tăng của CO2 trong khí quyển được biết đến như là tỷ lệ bay lên (Keeling và những người khác, 1995); nó dao động theo các trung bình ngắn hạn nhưng thông thường là 57% cao hơn đối với các chu kỳ dài hơn (5 năm).

Ô nhiễm khói và ôzôn từ các đám cháy ở Indonesia năm 1997.

Thuyết “

sự ấm toàn cầu

” (GWT) dự báo là sự gia tăng lượng CO2 trong khí quyển có xu hướng làm trầm trọng thêm

hiệu ứng nhà kính

và vì thế góp phần vào

sự ấm toàn cầu

. Hiệu ứng của cacbon đioxit tạo ra từ sự cháy đối với khí hậu được gọi là

hiệu ứng Callendar

.

Thay đổi trong quá khứ[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nồng độ CO2 trong 400.000 năm gần đây

Phương pháp trực tiếp nhất để đo nồng độ cacbon đioxit trong khí quyển cho các thời kỳ trước việc lấy mẫu trực tiếp là đo các bọt khí bị giữ lại trong các chỏm băng ở

Nam Cực

hay

Greenland

. Nghiên cứu được chấp nhận rộng rãi nhất là từ các loại lấy từ Nam Cực và chỉ ra rằng mức CO2 trong khí quyển là khoảng 260–280 µL/L ngay trước khi khí thải công nghiệp bắt đầu và nó không dao động nhiều với mức này trong khoảng 10.000 năm trước đó.

Ghi chép về

lõi băng

dài nhất đến từ Đông Nam Cực, tại đó băng được lấy mẫu đến niên đại khoảng 650.000 năm trước.

[3]

Trong thời gian này, nồng độ cacbon đioxit trong khí quyển đã dao động trong khoảng 180–210 µL/L trong các

thời kỳ băng hà

, tăng lên tới 280–300 µL/L trong các

thời kỳ giữa các kỷ băng hà

ấm áp hơn.

Một số nghiên cứu đã gây tranh luận về sự ổn định của mức CO2 trong thời kỳ giữa các kỷ băng hà gần đây nhất (10.000 năm cuối). Dựa trên phân tích các lá hóa thạch, Wagner và những người khác cho rằng mức CO2 trong thời kỳ 7–10.000 năm trước là cao hơn một cách đáng kể (≈ 300 µL/L) và chứa các thay đổi đáng kể mà có thể có tương quan với các thay đổi khí hậu. Các tuyên bố khác gây tranh cãi là giả thiết cho rằng chúng có lẽ phản ánh các vấn đề định cỡ hơn là các thay đổi thực sự của CO2. Liên quan đến tranh cãi này là các quan sát lõi băng ở Greenland thông thường cho các giá trị của CO2 cao hơn và biến đổi nhiều hơn so với các phép đo tương tự tại Nam Cực. Tuy nhiên, các nhóm chịu trách nhiệm cho các đo đạc này (ví dụ Smith và những người khác tin rằng các thay đổi trong lõi băng Greenland được tạo ra do sự phân hủy tại chỗ (in situ) của bụi

canxi cacbonat

tìm thấy trong băng. Khi mức độ bụi trong các lõi băng Greenland là thấp gần như bằng mức ở lõi băng Nam Cực thì các báo cáo của các nhà nghiên cứu cũng gần như cho một kết quả giữa các phép đo tại hai nơi này.

Các thay đổi của cacbon đioxit từ

thời Phanerozoic

(542 triệu năm trước). Thời kỳ gần đây nằm bên trái của biểu đồ, và nó dường như là 550 triệu năm trước thì nồng độ cacbon đioxit cao hơn đáng kể so với ngày nay.

Trên biểu thời gian dài hơn, các phép đo đại diện khác nhau được sử dụng để cố gắng xác định mức cacbon đioxit trong khí quyển hàng triệu năm trước. Các phép đo này bao gồm các tỷ lệ

đồng vị

bo

cacbon

trong các dạng trầm tích đại dương nào đó cũng như số lượng

khí khổng

quan sát được trên các lá hóa thạch. Trong khi các phép đo này ít chính xác hơn về nồng độ cacbon đioxit so với việc đo lõi băng thì ở đây có chứng cứ cho thấy các nồng độ CO2 rất cao (> 3.000 µL/L) trong khoảng 600–400 triệu năm trước và trong khoảng 200–150 triệu năm trước.

[4]

Lưu trữ

2007-04-27 tại

Wayback Machine

. Trên biểu thời gian dài, hàm lượng CO2 khí quyển được xác định theo cân bằng giữa các quá trình địa hóa học (bao gồm cacbon hữu cơ bị chôn vùi trong các trầm tích, đá silicat

phong hóa

) và tác động của núi lửa. Hiệu ứng ròng của sự không cân bằng nhẹ trong chu trình cacbon trên hàng chục đến hàng trăm triệu năm đã làm giảm CO2 khí quyển. Các tốc độ của các quá trình này là cực chậm; vì thế chúng có mối tương quan bị giới hạn đối với các phản ứng của CO2 khí quyển trong việc thoát ra trong hàng trăm năm sau. Trong thời gian gần đây, nồng độ CO2 khí quyển vẫn tiếp tục theo đà suy giảm kể từ khoảng 60 triệu năm trước, và ở đây cũng có chứng cứ địa hóa học cho thấy nồng độ đã nhỏ hơn 300 µL/L vào khoảng 20 triệu năm trước. Nồng độ CO2 thấp có thể đã là tác nhân kích thích cho sự tiến hóa của các thực vật [[Sự cố định cacbon C4|C4]], là những loài đã tăng đáng kể về số lượng trong khoảng 7–5 triệu năm trước. Mặc dù các nồng độ CO2 thời đó đã vượt quá trong vòng các kỷ nguyên địa chất diễn ra sớm hơn, các nồng độ cacbon đioxit hiện nay có lẽ là cao hơn so với bất kỳ thời gian nào trong vòng 20 triệu năm qua

[5]

[

liên kết hỏng

] nhưng lại là thấp hơn so với bất kỳ thời gian nào trong lịch sử nếu ta nhìn vào thang thời gian dài hơn 50 triệu năm.

Xem thêm: For whom the bell tolls

Thủy quyển Trái Đất[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các đại dương của Trái Đất chứa một lượng khổng lồ cacbon đioxit trong dạng các ion bicacbonat và cacbonat—nhiều hơn rất nhiều so với lượng CO2 trong khí quyển. Bicacbonat được tạo ra trong các phản ứng của đá, nước và cacbon đioxit. Dưới đây là ví dụ về sự hòa tan

canxi cacbonat

:

CaCO3 + CO2 + H2O ⇌ Ca2+ + 2 HCO3

Các phản ứng tương tự như thế có xu hướng tạo ra các thay đổi đệm của CO2 khí quyển. Các phản ứng giữa cacbon đioxit và các loại đá không cacbonat cũng bổ sung thêm bicacbonat vào biển cả, chúng sau đó phản ứng theo chiều ngược lại của phản ứng trên để tạo ra các loại đá cacbonat và giải phóng một nửa các bicacbonat thành CO2. Hàng trăm triệu năm qua chúng đã tạo ra một lượng lớn đá cacbonat. Nếu tất cả các loại đá cacbonat trong lớp vỏ Trái Đất được chuyển hóa ngược lại thành cacbon đioxit thì lượng khí này sẽ nặng gấp 40 lần toàn bộ khí quyển.

Phần chủ yếu của CO2 được bổ sung vào khí quyển cuối cùng sẽ bị các đại dương hấp thụ trong dạng các ion bicacbonat, nhưng quá trình này phải mất hàng trăm năm do phần lớn nước biển lại không ở gần bề mặt.

Trong vũ trụ[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cacbon đioxit là thành phần chính của

khí quyển Sao Hỏa

, và là một thành phần quan trọng của

khí quyển Sao Kim

. Có giả thuyết cho rằng vào thời kỳ

hệ Mặt Trời

mới hình thành, các hành tinh nằm ở vòng trong (

Trái Đất

,

Sao Hỏa

,

Sao Kim

) đều có khí quyển khá giống nhau và chứa nhiều thán khí. Thán khí cũng có mặt ở dạng băng khô trên các

sao chổi

.

Chất khí này đã được quan sát là có mặt ở khoảng không vũ trụ, gần những

sao

thuộc thế hệ 2 hoặc thế hệ 3, nơi mà sản phẩm của quá trình

phản ứng nhiệt hạch

trong các sao đã tích tụ nhiều

cacbon

oxy

. Có thể đặt giả thuyết rằng chất khí này có mặt trong khí quyển của các

hành tinh

thuộc vòng trong bay quanh các sao thuộc thế hệ từ 2 trở đi.

Lịch sử[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cacbon đioxit là một trong các khí đầu tiên được miêu tả như là chất hiện hữu trong không khí. Vào

thế kỷ XVII

, nhà hóa học người

Flanders

Jan Baptist van Helmont

đã quan sát thấy khi ông đốt

than củi

trong bình kín thì khối lượng còn lại của tro là thấp hơn so với khối lượng nguyên thủy của than củi. Diễn giải của ông là phần còn lại của than củi đã được

biến tố

thành chất không nhìn thấy mà ông gọi là “khí” hay “linh hồn hoang dã” (spiritus sylvestre).

Các thuộc tính của cacbon đioxit được nhà vật lý

người Scot

Joseph Black

nghiên cứu nhiều hơn trong

thập niên 1750

. Ông phát hiện ra là

đá vôi

(

canxi cacbonat

) có thể nung nóng hay xử lý bằng các

axit

để sinh ra khí mà ông gọi là “không khí cố định”. Ông quan sát thấy không khí cố định nặng hơn không khí và không hỗ trợ sự cháy cũng như sự sống của động vật. Ông cũng phát hiện là nó có thể, khi cho chạy qua dung dịch nước của vôi tôi (

canxi hydroxit

) làm kết tủa canxi cacbonat và sử dụng hiện tượng này để minh họa rằng cacbon điôxít là sản phẩm của sự hô hấp của động vật và lên men vi sinh vật. Năm

1772

,

Joseph Priestley

sử dụng cacbon đioxit tạo ra từ phản ứng của

axit sunfuric

với đá vôi để điều chế nước soda, ví dụ đầu tiên được biết của đồ uống cacbonat hóa nhân tạo.

Cacbon đioxit được

Humphrey Davy

Michael Faraday

hóa lỏng lần đầu tiên năm

1823

bằng tăng áp suất. Mô tả đầu tiên về cacbon đioxit rắn là của

Charles Thilorier

, là người năm

1834

đã mở thùng chứa cacbon đioxit lỏng bị nén, chỉ để tìm sản phẩm được tạo ra do bị làm lạnh vì sự bay hơi nhanh của cacbon đioxit lỏng và thấy “tuyết” của CO2 rắn.

Xem thêm: Phương pháp và bài tập tính nguyên hàm từng phần

Xem thêm[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Khí thiên nhiên

  • Nhiên liệu hóa thạch

  • Khí nhà kính

  • Chu trình cacbon

Tham khảo[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Friederike Wagner, Bent Aaby và Henk Visscher (2002) Rapid atmospheric CO2 changes associated with the 8,200-years-B.P. cooling event, PNAS 99 (19): 12011-12014 DOI:

    10.1073/pnas.182420699

  • Andreas Indermühle, Bernhard Stauffer, Thomas F. Stocker (1999) Early Holocene Atmospheric CO2 Concentrations, Science 286 (5446): 1815 DOI:

    10.1126/science.286.5446.1815a

    Early Holocene Atmospheric CO2 Concentrations

    Science URL truy cập 26 tháng 5 năm 2005

  • H.J. Smith, M Wahlen và D. Mastroianni (1997) The CO2 concentration of air trapped in GISP2 ice from the Last Glacial Maximum-Holocene transition, Geophysical Research Letters 24(1) 1-4
  • Joseph Priestley (1772) Observations on Different Kinds of Air, Philosophical Transactions 62: 147-264
  • Humphry Davy (1823) On the Applicatin of Liquids Formed by the Condensation of Gases as Mechanical Agents, Philosophical Transactions 113: 199-205

Liên kết ngoài[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Thẻ an toàn hóa chất số 0021

  • CID280 từ PubChem

  • Thông tin về băng khô

  • Bassam Z. Shakhashiri –

    Hóa chất trong tuần: Cacbon đioxit

    Lưu trữ

    2004-12-10 tại

    Wayback Machine

  • Keeling, C.D. và T.P. Whorf –

    Ghi chép về cacbon đioxit trong khí quyển tại Mauna Loa

    Lưu trữ

    2004-12-10 tại

    Wayback Machine

    , 2002

  • Cập nhật Mauna Loa 2004

  • Cacbon đioxit, CO2: Thuộc tính, sử dụng, ứng dụng

  • Wiki hóa điện toán

    [

    liên kết hỏng

    ]

  • Biểu đồ pha theo áp suất-nhiệt độ của cacbon đioxit

    Lưu trữ

    2008-02-16 tại

    Wayback Machine

Lấy từ “

https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Cacbon_đioxit&oldid=64954154

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Check Also
Close
Back to top button