Cos'è il diossido di carbonio e come è stato scoperto?Joseph Black, un chimico e un medico scozzese, fu il primo ad identificare l'anidride carbonica nel 1750. A temperatura ambiente (20-25 gradi C), l'anidride carbonica è un gas inodore, incolore, debolmente siliceo ed ininfiammabile.
L'anidride carbonica è una molecola avente CO2 come formula molecolare. La molecola lineare consiste di un atomo di carbonio doppiamente legato a due atomi di ossigeno O=C=O.
Anche se l'anidride carbonica e' principalmente reperibile in forma gassosa, puo' anche avere forma solida e liquida. Può essere solida solo quando si trova a temperatura inferiore a -78 gradi C (comunemente conosciuta come "ghiaccio secco"). L'anidride carbonica liquida esiste principalmente quando l'anidride carbonica è dissolta in acqua. E' solubile in acqua solo quando la pressione è mantenuta. A seguito di perdite di pressione tende a fuoriuscire nell'aria, lasciando una massa di bolle d'aria nell'acqua.
 | Proprieta' | Valore | | Peso molecolare | 44.01 | | Gravita' specifica | 1.53 at 21 oC | | Densita' critica | 468 kg/m3 | | Concentrazione in aria | 370,3 * 107 ppm | | Stabilita' | High | | Liquido | Pressure < 415.8 kPa | | Solido | Temperature < -78 oC | | Costante di Henry per la solubilita' | 298.15 mol/ kg * bar | | Solubilita' dell'acqua | 0.9 vol/vol at 20 oC |
L'anidride carbonica si trova principalmente in aria, ma anche in acqua come fase del ciclo del carbonio.
Il ruolo che il diossido di carbonio gioca nei processi ambientaliL'anidride carbonica è uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera. Essa gioca un ruolo importante nei processi vitali di animali e piante, come fotosintesi e respirazione. Tali processi saranno brevemente illustrati qui di seguito.
Le piante verdi convertono l'anidride carbonica e l'acqua in composti alimentari, quali glucosio ed ossigeno. Questo processo è denominato la fotosintesi.
La reazione di fotosintesi e' la seguente:
6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2
Piante ed animali, alternativamente, convertono i residui alimentari combinandoli con l'ossigeno per produrre energia per lo sviluppo ed altre attività vitali. Questo è il processo di respirazione, l'inverso di fotosintesi.
La reazione di respirazione e' la seguente:
C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O
La fotosintesi e la respirazione svolgono un ruolo importante nel ciclo di carbonio e sono in equilibrio tra loro.
La fotosintesi e' dominante durante la parte più calda dell'anno e la respirazione e' dominante durante la parte più fredda dell'anno. Tuttavia, entrambi i processi avvengono durante l'intero anno. In generale, quindi, l'anidride carbonica nell'atmosfera diminuisce durante la stagione della crescita ed aumenta durante il resto dell'anno.
Dal momento che le stagioni sono invertite negli emisferi boreale e australe, l'anidride carbonica nell'atmosfera aumenta nord mentre diminuisce a sud, e viceversa. Il ciclo è presente più chiaramente nell'emisfero nord, dal momento che ha relativamente più massa di terra e di vegetazione terrestre, mentre l'emisfero sud e' dominato dagli oceani.
Influenza del diossido di carbonio sull'alcalinita'
L'anidride carbonica puo' far variare il pH dell'acqua. Qui di seguito e' illustrato come funziona questo processo:
L'anidride carbonica di dissolve leggermente in acqua per formare un acido debole chiamato acido carbonico, H2CO3, secondo la reazione seguente:
CO2 + H2O --> H2CO3
Dopo cio', l'acido carbonico reagisce leggermente e reversibilmente in acqua per formare il catione idronio, H3O+, e lo ione bicarbonato, HCO3-, secondo la reazione seguente:
H2CO3 + H2O --> HCO3- + H3O+
Questo comportamento chimico spiega perchè l'acqua, che ha normalmente un pH neutro di 7 ha un pH acido di circa 5.5 quando è stata esposta ad aria.
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