O dióxido de carbono é 53% mais denso que o ar seco, mas tem vida longa e se mistura completamente na atmosfera. Cerca de metade das emissões de CO2 em excesso para aatmosfera são absorvidas pelossequestros de carbonoterrestres e oceânicos.[11] Esses sequestros podem ficarsaturados e sãovoláteis, pois a decomposição e osincêndios florestais resultam na liberação de CO2 de volta à atmosfera.[12] O CO2 é eventualmente sequestrado (armazenado por longo prazo) emrochas e depósitos orgânicos comocarvão,petróleo egás natural. O CO2 sequestrado é liberado na atmosfera através da queima de combustíveis fósseis ou naturalmente porvulcões,fontes termais,gêiseres e quandorochas carbonáticas se dissolvem na água ou reagem com ácidos.
Pellets de "gelo seco", uma forma comum de dióxido de carbono sólido
O dióxido de carbono é incolor. Em baixas concentrações, o gás é inodoro; entretanto, em concentrações suficientemente altas, tem um odor forte e ácido.[1] Emtemperatura e pressão padrão, adensidade do dióxido de carbono é de cerca de 1,98 kg/m3, cerca de 1,53 vezes a do ar.[15]
O dióxido de carbono não tem estado líquido a pressões abaixo de0,51795(10) MPa[16](5,11177(99) atm). A uma pressão de 1 atm (0,101325 MPa), o gás sedeposita diretamente em um sólido a temperaturas abaixo de194,6855(30) K[16](−78,4645(30) °C) e o sólido sublima diretamente a um gás acima desta temperatura. Em seu estado sólido, o dióxido de carbono é comumente chamado degelo seco.
Diagrama de fase pressão-temperatura do dióxido de carbono. Observe que é um gráficolog-lin
Odióxido de carbono líquido se forma apenas empressões acima de0,51795(10) MPa[16](5,11177(99) atm); oponto triplo do dióxido de carbono é de216,592(3) K[16](−56,558(3) °C) a0,51795(10) MPa[16](5,11177(99) atm) (consultar odiagrama de fase). Oponto crítico é de304,128(15) K[16](30,978(15) °C) a7,3773(30) MPa[16](72,808(30) atm). Outra forma de dióxido de carbono sólido observada em alta pressão é umsólido amorfo semelhante aovidro.[17] Essa forma de vidro, chamadacarbonia, é produzida porsuperresfriamento de CO 2 aquecido a pressões extremas (40–48 GPa, ou cerca de quatrocentas mil atmosferas) em umabigorna de diamante. Esta descoberta confirmou a teoria de que o dióxido de carbono poderia existir em um estado de vidro semelhante a outros membros de sua família elementar, como odióxido de silício (vidro de sílica) e o dióxido de germânio. Ao contrário dos vidros de sílica e germânia, no entanto, o vidro decarbonia não é estável em pressões normais e reverte para gás quando a pressão é liberada.
Em temperaturas e pressões acima do ponto crítico, o dióxido de carbono se comporta como um fluido supercrítico conhecido comodióxido de carbono supercrítico.
Tabela de propriedades térmicas e físicas do dióxido de carbono líquido saturado:[18][19]
Temperatura (°C)
Densidade
Calor específico (kJ/kg K)
Viscosidade cinemática (m^2/s)
Condutividade (W/m K)
Difusividade térmica (m^2/s)
Número de Prandtl
Módulo de massa (K^-1)
-50
1156.34
1.84
1.19E-07
0.0855
4.02E-08
2.96
-
-40
1117.77
1.88
1.18E-07
0.1011
4.81E-08
2.46
-
-30
1076.76
1.97
1.17E-07
0.1116
5.27E-08
2.22
-
-20
1032.39
2.05
1.15E-07
0.1151
5.45E-08
2.12
-
-10
983.38
2.18
1.13E-07
0.1099
5.13E-08
2.2
-
0
926.99
2.47
1.08E-07
0.1045
4.58E-08
2.38
-
10
860.03
3.14
1.01E-07
0.0971
3.61E-08
2.8
-
20
772.57
5
9.10E-08
0.0872
2.22E-08
4.1
1.40E-02
30
597.81
36.4
8.00E-08
0.0703
0.279E-08
28.7
-
Tabela de propriedades térmicas e físicas do dióxido de carbono (CO2) à pressão atmosférica:[18][19]
A libertação de dióxido de carbono vinda da queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra (desmatamentos e queimadas, principalmente) impostas pelo homem constituem importantes alterações nos estoques naturais de carbono e tem um papel fundamental na mudança do clima do planeta.[20] Outros grandes emissores são a produção de cimento e aço, refinaria de petróleo[21] e indústria petroquímica. Por exemplo, o ácido acrílico, um importante monómero é produzido em uma quantidade de mais de 5 milhões de toneladas/ano. O desafio é o desenvolvimento desses processos é encontrar um catalisador adequado e condições de processo que maximizem a formação do produto e minimizem a produção de CO2.[22][23][24][25]
O excesso de dióxido de carbono que atualmente é lançado para a atmosfera resulta da queima de combustíveis fósseis principalmente pelo setor industrial e de transporte. Além disso, reservatórios naturais de carbono e os sumidouros (ecossistemas com a capacidade de absorver CO2) também estão sendo afetados por ações antrópicas. Devido o solo possuir um estoque 2 a 3 vezes maior que a atmosfera, mudanças no uso do solo podem ser importante fonte de carbono para a atmosfera.
Nas últimas décadas, devido à enorme queima decombustíveis fósseis, a quantidade de gás carbônico na atmosfera tem aumentado muito. Há evidência científica de que o aquecimento global tem íntima relação com o aumento de CO2.
A concentração de CO2 na atmosfera começou a aumentar no final do século XVIII, quando ocorreu a revolução industrial, a qual demandou a utilização de grandes quantidades de carvão mineral e petróleo como fontes de energia. Desde então, a concentração de CO2 passou de 280 ppm (partes por milhão) no ano de 1750, para os 403 ppm atuais,[26] representando um incremento de aproximadamente 44%.
Este acréscimo na concentração de CO2 implica o aumento da capacidade da atmosfera em reter calor e, consequentemente, da temperatura do planeta. Dados na seção de Warming Climate do National Climatic Data Center mostram uma clara tendência no aumento da temperatura, acompanhando de modo palpável o aumento na taxa de CO2. Em um artigo do Earth Observatory da Nasa são revelados registros que mostram que a temperatura atualmente é a mais alta em um período de, pelo menos, 1 000 anos, e em páginas subsequentes é demonstrado que, embora as emissões de CO2 pelos vulcões e o ciclo de máximo e mínimo solar continuem a atuar no processo natural de aquecimento, eles não são os responsáveis pelo aquecimento atual, pois, segundo dados coletados, eles têm influência muito pequena no anômalo crescimento da temperatura que vem acontecendo nos últimos 100 anos, e que as emissões de CO2 resultante das atividades humanas são 100 vezes maiores do que as emissões vulcânicas.
O dióxido de carbono pode ser obtido pordestilação do ar, mas o método é ineficiente. Industrialmente, o dióxido de carbono é predominantemente um produto residual não recuperado, produzido por vários métodos que podem ser praticados em várias escalas.[27]
A combustão de todos os combustíveis à base de carbono, como metano (gás natural), destilados depetróleo (gasolina,diesel,querosene,propano), carvão,madeira ematéria orgânica genérica produz dióxido de carbono e, exceto no caso de carbono puro, água. Como exemplo, a reação química entre metano e oxigênio:
O dióxido de carbono é usado pelas indústriasalimentícia,petrolífera equímica.[27] O composto tem vários usos comerciais, mas um de seus maiores usos comoproduto químico é na produção de bebidas carbonatadas; fornece o brilho em bebidas carbonatadas, como água com gás, cerveja eespumante.
Além dos processos convencionais que utilizam CO2 para produção química, métodoseletroquímicos também estão sendo explorados em nível depesquisa. Em particular, o uso de energia renovável para produção de combustíveis a partir de CO2 (como o metanol) é atraente, pois pode resultar em combustíveis que podem ser facilmente transportados e usados em tecnologias de combustão convencionais, mas sem emissões líquidas de CO2.[31]
As plantas requerem dióxido de carbono para realizar a fotossíntese. As atmosferas das estufas podem (se forem grandes, devem) ser enriquecidas com CO2 adicional para sustentar e aumentar a taxa de crescimento das plantas.[32][33] Em concentrações muito altas (100 vezes a concentração atmosférica ou superior), o dióxido de carbono pode ser tóxico para a vida animal, portanto, aumentar a concentração para 10 000 ppm (1%) ou mais por várias horas eliminará pragas comomoscas-brancas eácaros em uma estufa.[34]
O dióxido de carbono é um aditivo alimentar utilizado como propulsor e regulador de acidez na indústria alimentícia. É aprovado para uso naUE[35] (listado comonúmero E E290),EUA[36] eAustrália eNova Zelândia[37] (listado por seunúmero SIN 290).
Umdoce chamadoPop Rocks é pressurizado com dióxido de carbono[38] a cerca de quatro milkPa. Quando colocado na boca, ele se dissolve (como qualquer outrorebuçado) e libera as bolhas de gás com um estalo audível.
O dióxido de carbono é usado para produzir refrigerantes carbonatados e água com gás. Tradicionalmente, a carbonatação da cerveja e do espumante acontecia por meio da fermentação natural, mas muitos fabricantes carbonatam essas bebidas com o dióxido de carbono recuperado do processo de fermentação. No caso da cerveja engarrafada e barril, o método mais comum utilizado é a carbonatação com dióxido de carbono reciclado. Com exceção dacerveja real britânica, ochope geralmente é transferido de barris em uma sala fria ou porão para torneiras de distribuição no bar usando dióxido de carbono pressurizado, às vezes misturado comnitrogênio.
O sabor da água com gás (e as sensações gustativas relacionadas em outras bebidas carbonatadas) é um efeito do dióxido de carbono dissolvido, e não das bolhas estouradas do gás. Aanidrase carbônica 4 converte-se em ácido carbônico levando a um saborazedo, e também o dióxido de carbono dissolvido induz uma respostasomatossensorial.[40]
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