ما هو غاز ثاني أكسيد الكربون CO2؟

 هل تعلم ما هو غاز ثاني أكسيد الكربون CO2؟

إن غاز ثاني أكسيد الكربون co2 ذو حدين، فكما له إيجابيات وأيضاً هناك سلبيات، نستعرض في هذا المقال نبذة عن هذا الغاز، وفوائده ومضاره، وما هي أهم المصادر التي يأتي منها.

ما هو غاز ثاني أكسيد الكربون CO2؟

غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 هو مركب كيميائي يحدث كغاز حمضي عديم اللون، كثافته أعلى من الهواء الجاف بحوالي 53٪. تتكون جزيئات ثاني أكسيد الكربون من ذرة كربون مزدوجة تساهميا و ذرتين من الأكسجين، يحدث بشكل طبيعي في الغلاف الجوي للأرض كغاز نادر.

يبلغ التركيز الحالي حوالي 0.04٪ (417 جزء في المليون) من حيث الحجم،بعد أن ارتفع من مستويات ما قبل الصناعة البالغة 280 جزء في المليون. إن ثاني أكسيد الكربون له رائحة حادة وحمضية ويولد طعم المياه الغازية في الفم، ولكن في التركيزات العادية يكون عديم الرائحة.

قد يخلط البعض بين غاز بين ثاني أكسيد الكربون co2، وأول أكسيد الكربون CO الذي يعتبر أحد منتجات الاحتراق، كما أنه شديد السمية. فمن الناحية الكيميائية لا تتشابه الكميتان، لكن كلاهما يحتوي على الكربون والأكسجين، ويشبهان صوتًا متشابهًا.

ما هي أهميته؟

يعتبر غاز ثاني أكسيد الكربون ضروري في الحياة رغم مضاره وأهم فوائده:

تطبيقات الإنسان لثاني أكسيد الكربون

• يستخدم البشر غاز ثاني أكسيد الكربون بعدة طرق منها: استخدامه في المشروبات الغازية والبيرة لجعلها فوارة، كما أن ثاني أكسيد الكربون المنبعث من مسحوق الخبز أو الخميرة يجعل خليط الكيك يرتفع.
• يستخدم بعض طفايات الحريق ثاني أكسيد الكربون لأنه أكثر كثافة من الهواء، إذ يمكن له أن يوقف النار، بسبب ثقله يمنع الأكسجين من الوصول إلى النار مما يحرم المادة المحترقة من الأكسجين الذي تحتاجه لمواصلة الاحتراق.
• كما يستخدم في تقنية تسمى استخراج السوائل فوق الحرجة التي تستخدم لإزالة الكافيين في القهوة.. يستخدم ثاني أكسيد الكربون الصلب، المعروف باسم الجليد الجاف، في المسارح لإنشاء ضباب على المسرح وصنع الفقاعة السحرية.

دور غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 في العمليات البيئية

إن غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 أحد أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي. يلعب ثاني أكسيد الكربون دورًا مهمًا في العملية الحيوية للنبات والحيوان، مثل التمثيل الضوئي والتنفس. 

التمثيل الضوئي هو تحول النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مركبات غذائية، مثل الجلوكوز والأكسجين.

وفق المعادلة التالية:

6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2

أما عملية التنفس فهي معاكسة حيث تقوم النباتات والحيوانات بتحويل المركبات الغذائية عن طريق دمجها مع الأكسجين لإطلاق الطاقة اللازمة للنمو وأنشطة الحياة الأخرى، وفق المعادلة التالية:

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O.

تأثير ثاني أكسيد الكربون على القلوية

يستطيع غاز ثاني أكسيد الكربون تغيير درجة حموضة الماء، كما يلي:

يذوب ثاني أكسيد الكربون قليلًا في الماء ليشكل حمضًا ضعيفًا يسمى حمض الكربونيك H2CO3 وفقًا للتفاعل التالي:

ثاني أكسيد الكربون + H2O -> H2CO3

ثم يتفاعل حمض الكربونيك بشكل طفيف قابل للانعكاس في الماء لتكوين كاتيون الهيدرونيوم، H3O +، وأيون البيكربونات، HCO3-، كما يلي:

H2CO3 + H2O -> HCO3- + H3O +

ما هي أضرار على الإنسان؟

توصلت دراسة لمجموعة باحثون أمريكيون أن التعرض لثاني أكسيد الكربون (CO2) يشكل مخاطر مباشرة على صحة الإنسان.

 ذلك قد يسبب مشاكل صحية مثل الالتهابات، وانخفاض الأداء المعرفي، ومشاكل الكلى والعظام.

وقد وجدوا أن تلك المشكلات الصحية قد تنتج عن التعرض لمستويات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون تصل إلى 1000 جزء في المليون – وهو حد أقل بكثير من مستوى 5000 جزء في المليون الذي تم قبوله على نطاق واسع ، كما قال الباحثون.

تلخص النتائج ، التي نُشرت في مجلة Nature Sustainability ، مجموعة متزايدة من الأبحاث حول التأثيرات الصحية لثاني أكسيد الكربون والتي لم يتم استكشافها حتى الآن من تأثيرات الجسيمات (PM2.5) أو أكسيد النيتروجين (NOx).

كما أن الاختناق من استنشاق غاز ثاني أكسيد الكربون co2، لأن المستويات المتزايدة منه ترتبط بتناقص تركيز الأكسجين، والذي تحتاجه للعيش.

كيف يمكن علاج ارتفاع co2 في الدم؟

قد ينصح الطبيب بالابتعاد عن التدخين أو الحد من التعرض للأبخرة أو المواد الكيميائية عند الإصابة بمرض الانسداد الرئوي المزمن.، في حالة الأعراض الشديدة يوضع جهاز التنفس الصناعي للتأكد من أنه يستطيع التنفس بشكل صحيح.

أيضاً يمكن علاجه عن طريق الأدوية مثل موسعات الشعب الهوائية، حيث تساعد عضلات مجرى الهواء على العمل بشكل صحيح ، أما الكورتيكوستيرويدات المستنشقة أو الفموية، يقلل التهاب مجرى الهواء إلى أقل ما يمكن، كما قد تتطلب بعض الحالات عملية جراحية أو استبدال المسالك الهوائية أو الرئتين التالفة

ما هي مصادر الغاز؟

تتعدد مصادر غاز ثاني أكسيد الكربون CO2، لتشمل:

• المصادر الطبيعية البراكين وحرائق الغابات والينابيع الساخنة والسخانات، وتتحرر من صخور الكربونات عن طريق الذوبان في الماء والأحماض ، يتواجد بشكل طبيعي في المياه الجوفية والأنهار والبحيرات والغطاء الجليدي والأنهار الجليدية ومياه البحر فهو قابل للذوبان بالماء، كما يوجد في رواسب البترول والغاز الطبيعي .

الأنشطة البشرية، ارتفعت كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي بشكل كبير خلال الـ 150 عامًا الماضية، مما زاد الكمية المحبوسة في الكتلة الحيوية والمحيطات والمصارف الأخرى، كما زاد البشر من كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء عن طريق حرق الوقود الأحفوري، وإنتاج الأسمنت، وعن طريق تنظيف الأراضي وحرق الغابات  .

لا تنسي قراءة مقال تقنية ماذا تعرف عن تقنية HPLC؟

وفي الختام، يمكن القول أن غاز ثاني أكسيد الكربون co2 كغيره من باقي العناصر له إيجابيات وأيضاً سلبيات، يجب توخي الحذر.