|
[[קובץ:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram.svg|ממוזער|250px|[[דיאגרמת פאזות]] של פחמן דו-חמצני]]
[[קובץ:Greenhouse gas by sector 2000.svg|ממוזער]]
* קולוגיה וסביבה, אוקטובר 2015
'''פחמן דו-חמצני''', נקרא גם '''דו-תחמוצת הפחמן''', CO<sub>2</sub> ב[[כתיב כימי]], הוא [[גז]] (ב[[טמפרטורת החדר]]) המהווה [[תרכובת]] של [[פחמן]] ו[[חמצן]]. כל [[מולקולה]] של CO<sub>2</sub> מורכבת מ[[אטום]] פחמן (C) אחד ושני אטומי חמצן (O), הקשורים אליו ב[[קשר קוולנטי|קשר קוולנטי כפול]]. זהו גז חסר [[צבע]]. מצב הצבירה ה[[מוצק]] של פחמן דו-חמצני קרוי [[קרח יבש]], בזכות תכונת ה[[המראה (פיזיקה)|המראה]] המאפיינת אותו, כלומר מעבר ישיר ממצב מוצק למצב גז. שכיחותו ב[[אטמוספירה]] נמוכה - רק 0.035 [[אחוז]]ים. CO<sub>2</sub> הוא ה[[תחמוצת]] - תרכובת המכילה אטומי חמצן במצב מעורר ולכן בעלת חומציות - המצויה ביותר בעולם.
== תכונות כימיות ==
מבנה המולקולה:
O=C=O או (O::C::O). כל אחד מאטומי החמצן (שבמעטפתו החיצונית שישה [[אלקטרון|אלקטרונים]]) קשור ב[[קשר קוולנטי]] כפול לאטום הפחמן (שבמעטפתו החיצונית ארבעה אלקטרונים).
פחמן דו-חמצני נפוץ ב[[טבע]] בשתי צורות:{{ש}}
א. כגז ב[[אטמוספירת כדור הארץ|אטמוספירה]], מתפקד כ[[גז חממה]].{{ש}}
ב. מומס במקווי [[מים]].
טמפרטורת ה[[המראה (פיזיקה)|המראה]] של פחמן דו-חמצני בלחץ של 1 [[אטמוספירה (מידה)|אטמוספירה]] היא 78.5- [[מעלות צלזיוס]]. בצורה נוזלית הוא יכול להתקיים רק בהינתן [[לחץ]] גבוה (מעל 5.19 אטמוספירות) ומעל טמפרטורה של 57- מעלות צלזיוס; עם עליית הטמפרטורה, עולה הלחץ הדרוש כדי שהחומר יישאר נוזלי, ולא יעבור לפאזה גזית (ירתח). ראו את [[דיאגרמת פאזות|דיאגרמת הפאזות]] בהמשך הערך לפרטים נוספים.
== ביולוגיה ==
ה[[צמחייה]] והפוטוסינתזים האחרים (חלק מה[[חיידקים]] וה[[פרוטיסטים]]) מטמיעים את הפחמן בתהליך ה[[פוטוסינתזה]] ומרכיבים באמצעותו ובאמצעות מים [[גלוקוז]] שממנו מורכבות [[תרכובת אורגנית|תרכובות אורגניות]] מורכבות ([[פחמימה|פחמימות]], [[חלבון|חלבונים]] ו[[שומן|שומנים]]). אלו מהוות את מקור הפחמן העיקרי במזונם של [[בעלי חיים|בעלי החיים]] וצרכנים אחרים, והוא מועבר הלאה באמצעות [[שרשרת המזון]].
בתהליך ה[[נשימה]] חוזר חלק מהפחמן הדו-חמצני ל[[אטמוספירת כדור הארץ|אטמוספירה]], כמות נוספת משתחררת מריקבון וחלק קטן נצבר בצורה של חומר אורגני או כמחצבים של [[פחם]], [[נפט]] ו[[גז טבעי]].
== היסטוריה ==
הפחמן הדו-חמצני, שבעבר נקרא "דו-תחמוצת הפחמן", התגלה על ידי כימאי ה[[פלנדריה|פלמי]] [[יאן בפטיסט ואן הלמונט]] במאה ה-17. כאשר הכימאי שרף עץ בכלי סגור, הוא גילה כי מסת העשן הייתה קטנה בהרבה ממסת העץ ההתחלתית. הסברו לתופעה היה גז בלתי נראה הנפלט בנוסף לעשן.
מאפייני הפחמן הדו-חמצני נחקרו באופן יסודי יותר בשנת 1750 על ידי הפיזיקאי הסקוטי [[ג'וזף בלאק]]. הוא גילה שכאשר מחממים [[אבן גיר]] עם חומצות, נוצר גז שהוא כינה "אוויר מתוקן".
הוא שם לב שה"אוויר המתוקן" צפוף מאוויר רגיל, ולא ניתן לנשימה או יוצר להבה. כמו כן הוא גילה שכאשר מוכנס לתמיסה מימית של סיד נוצר משקע של סידן פחמתי. הוא השתמש בתופעה זו כהסבר לכך שפחמן דו-חמצני מיוצר על ידי נשימת בעלי חיים ותסיסת חיידקים.
בשנת 1772 פרסם הכימאי האנגלי [[ג'וזף פריסטלי]] מאמר שכותרתו הייתה "הפריית מים עם אוויר מתוקן" שבו תואר טפטוף [[חומצה גופרתית]] על גיר כדי לייצר פחמן דו-חמצני ואילוץ הגז להתמוסס בקערת מים ולהתסיס אותם – כך הומצאו מי הסודה.
בשנת 1824 פתח הכימאי הצרפתי [[שארל תילוריה]] מיכל לחץ של פחמן דו-חמצני נוזלי וגילה שהאידוי המהיר של החומר הקפוא יצר "שלג" של CO<sub>2</sub> מוצק הנקרא קרח יבש.
== אפקט החממה ==
במאתיים השנים האחרונות נעשה שימוש בתהליכים תעשייתיים רבים לשם הפקת [[אנרגיה]] (בעיקר שריפה של [[דלקים מאובנים]]), המשחררים כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני ל[[אטמוספירה]] (ביחד עם עוד [[זיהום אוויר|מזהמים]]). ביחד עם הקטנת כמות ה[[צמחייה]] על פני [[כדור הארץ]], בעקבות [[בירוא יערות]] וגורמים נוספים, הופר המאזן הטבעי של הפחמן הדו-חמצני וכמותו באטמוספירה גדלה, עד כדי כך שהיום באטמוספירה כמותו גדולה פי 1.5 מהכמות שהייתה בה לפני מאתיים שנה. בשל היותו אחד [[גז חממה|מגזי החממה]] העיקריים, יש המשערים כי עלייה זו היא הסיבה לתופעת ה[[התחממות עולמית|התחממות העולמית]].
== שימוש מסחרי ==
בניגוד לדעה הרווחת, הוספת הפחמן הדו-חמצני למשקאות תוססים כמו מיצים מוגזים ו[[בירה שחורה]] לא נועדה לשמר אותם, בשל הכמות הקטנה שמוספת, אלא בשל הרצון לייצר [[טעם]] אטרקטיבי ל[[חך]]. סימונו בתעשיית המזון: E290. בהובלת פחמן דו-חמצני לתעשיית המשקאות, מסמנים אותו ב[[מספר או"ם]] 2187.
קיימים סוגים רבים של [[מטף|מטפים]] (מכשירי כיבוי שריפות), אותם ניתן לראות במקומות ציבוריים רבים. סוג אחד של המטפים מתיז פחמן דו-חמצני על החומר הבוער. הפחמן הדו-חמצני, שהוא גז כבד מהאוויר, מותז על החומר הבוער, עוטף אותו ובדרך זו לא מאפשר ל[[חמצן]] שבאוויר להגיע אליו, ובאין חמצן הבעירה תיפסק.
== פחמן דו-חמצני כגורם למוות ==
פחמן דו-חמצני עלול לגרום [[מוות]] כתוצאה מ[[חנק (רפואה)|חנק]]. כאשר אדם נחנק, הוא נפגע מחוסר [[חמצן]]. [[משקל סגולי|משקלו הסגולי]] של פחמן דו-חמצני גדול מזה של חמצן, ולכן הוא תופס את מקום החמצן במיוחד במקומות סגורים ונמוכים כמו מרתפים ו[[חדר]]ים אטומים. בחדרים אלו יש לדאוג להחלפה תכופה של האוויר, ולשמור על רמת נוכחות נמוכה של הפחמן הדו-חמצני.
== השפעה גאולוגית - תופעת קארסט ==
תופעות [[קארסט]] - המסת סלע גירי ויצירת [[מערה|מערות]], [[בולען|בולענים]], [[מערת נטיפים|נטיפים]] ותצורות [[סלע]] [[טרשים|טרשיים]], הן תוצאה מהמסת CO<sub>2</sub> מהאוויר - ב[[גשם]], ב[[טל]] ובמקורות מים עומדים או זורמים לאיטם. המים הופכים ל[[חומצה|חומציים]], וגורמים להמסת הסלע הגירי, ולהופעת מגוון התצורות הגאולוגיות השייכות לתופעה זו. ישנן גם תופעות קארסטיות תת-ימיות הן ב[[מי תהום]] שתחת אגמים במי תהום תחת הימים והאוקיינוסים, ואפילו במי תהום קדומים. דו-תחמוצת הפחמן וחומציות המים, במקרה זה, מקורם בבעלי החיים שחיו או חיים במקור המים - בעיקר [[פיטופלנקטון]] אך גם יצורים ימיים אחרים כולל דגים וסרטנים.
== ראו גם ==
* [[פחמן חד-חמצני]]
* [[לייזר פחמן דו-חמצני]]
* [[אפקט החממה]]
* [[התחממות עולמית]]
== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* [http://www.magazine.isees.org.il/ArticlePage.aspx?ArticleId=534 ייצור דלקים נוזליים וכימיקלים ירוקים מפחמן דו-חמצני ומים], כתב העת אקולוגיה וסביבה, אוקטובר 2015
[[קטגוריה:תחמוצות]]
| 