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二酸化炭素は、さまざまな意味と同様に幅広い意味合いを持つ多くの科学用語の1つです。あなたが細胞呼吸に精通しているなら、あなたは炭酸ガス（COと略される）を知っているかもしれません2 –酸素ガス、またはOが含まれる動物におけるこの一連の反応の廃棄物2、反応物です。また、植物では、このプロセスはCO2 光合成とOの燃料として機能2 廃棄物として。
おそらくもっと有名なのは、今世紀の政治と地球科学のおかげで、CO2 温室効果ガスであることで有名で、地球の大気に熱を閉じ込めるのを助けます。 CO2 化石燃料の燃焼の副産物であり、地球の温暖化により、地球の市民は代替エネルギー源の探求を始めました。
これらの問題とは別に、CO2 エレガントなシンプルな分子であるガスには、科学ファンが知っておくべき他の多くの生化学的および産業的機能があります。
二酸化炭素とは？
二酸化炭素は、室温で無色無臭の気体です。息を吐くたびに、二酸化炭素分子が体を離れ、大気の一部になります。 CO2 分子は、2つの酸素原子に挟まれた単一の炭素原子を含むため、分子の形状は線形になります。
O = C = O
各炭素原子は安定した分子内の隣接原子と4つの結合を形成し、各酸素原子は2つの結合を形成します。したがって、COの各炭素-酸素結合では2 二重結合、つまり、2組の共有電子で構成されるCO2 非常に安定しています。
元素の周期表を見るとわかるように（参考文献を参照）、炭素の分子量は12原子質量単位（amu）であり、酸素の分子量は16 amuです。したがって、二酸化炭素の分子量は12 + 2（16）= 44です。これを表現する別の方法は、1モルのCO2 質量は44で、1モルは6.02×10に相当します23 個々の分子。 （アボガドロス数として知られるこの数字は、炭素の分子量が正確に12グラムに設定されているという事実に由来し、これは炭素が含むプロトンの数の2倍であり、この炭素の質量は6.02×1023 炭素原子。他のすべての要素の分子量は、この標準を中心に構成されました。）
二酸化炭素は液体としても存在する可能性があり、その状態は、消火器やソーダなどの炭酸飲料の製造で冷媒として使用されます。そして固体として、それは冷媒として使用され、皮膚と接触すると凍傷を引き起こす可能性があります。
代謝における二酸化炭素
二酸化炭素は多くの場合、窒息や生命の損失さえ伴うため、有毒であると誤解されます。十分なレベルのCO2 実際には直接毒性があり、窒息を引き起こす可能性があります。通常起こるのはCO2 代わりに、窒息の結果または結果として蓄積します。何らかの理由で誰かが呼吸を停止した場合、CO2 肺から排出されなくなり、したがって他に行く場所がないため血流に蓄積されます。 CO2 したがって、窒息のマーカーです。おおむね同じように、水は "れにつながるからといって「毒性」ではありません。
大気のごく一部のみがCOで構成されています2 –約1パーセント。それは動物の代謝の副産物ですが、植物が生き残るために絶対に必要であり、世界の道具的部分です 炭素循環。植物はCOを取り入れます2、それを一連の反応炭素と酸素に変換し、炭素をグルコースの形で保持しながら酸素を大気に放出し、生きて成長します。植物が死ぬか燃やされると、その炭素はOと再結合します2 空気中で、COを形成2 炭素循環を完了します。
動物は食物中の摂取された炭水化物、タンパク質、脂肪の分解を通じて二酸化炭素を生成します。これらはすべてグルコースに代謝されます。グルコースは細胞に入り、最終的に二酸化炭素と水になり、結果として生じるエネルギーが細胞活動に使用されます。これは、好気性呼吸のプロセスを通じて発生します（多くの場合、細胞呼吸と呼ばれますが、用語は正確に同義語ではありません）。原核生物（細菌）と非植物真核生物（動物と真菌）の両方の細胞に入るグルコースはすべて、解糖を受け、ピルビン酸と呼ばれる一対の3炭素分子を生成します。このほとんどは、2炭素分子のアセチルCoAの形でクレブスサイクルに入り、CO2 解放されます。高エネルギー電子キャリアNADHおよびFADH2 クレブスサイクル中に形成される電子輸送連鎖反応で酸素の存在下で電子を放棄し、生物の細胞の「エネルギー通貨」である大量のATPを形成します。
二酸化炭素と気候変動
CO2 は熱を閉じ込めるガスです。多くの点で、これは良いことです。なぜなら、地球があまりにも多くの熱を失い、人間などの動物が生き残ることができなくなるからです。しかし、19世紀に産業革命が始まって以来の化石燃料の燃焼により、かなりの量のCO2 大気へのガスは、地球温暖化とその徐々に悪化する影響につながります。
何千年もの間、大気中のCO濃度2 大気中では、200〜300 ppmのままでした。 2017年までに、それは400 ppm近くまで上昇し、濃度はまだ増加しています。この余分なCO2 熱を閉じ込め、気候を変化させています。これは、世界中の平均気温の上昇だけでなく、海面上昇、氷河融解、より酸性の海水、より小さな極地の氷冠、および壊滅的なイベント（ハリケーンなど）の増加に現れています。これらの問題はすべて相互に関連し、相互に依存しています。
化石燃料の例には、石炭、石油（石油）、天然ガスが含まれます。これらは、死んだ植物や動物の材料が岩の層の下に閉じ込められて埋められるようになると、何百万年もかけて作成されます。良好な熱および圧力条件下で、この有機物は燃料に変換されます。すべての化石燃料には炭素が含まれており、これらは燃焼してエネルギーを生成し、二酸化炭素が放出されます。
産業におけるCO2の使用
炭酸ガスにはさまざまな用途がありますが、それは文字通りどこにでもあるので便利です。前述のように、これは冷媒として使用されますが、これは固体および液体の形態の場合により当てはまります。また、エアロゾル噴射剤、殺rod剤（すなわち、ラット毒）、非常に低温の物理実験の成分、温室内の空気中の濃縮剤としても使用されます。また、特定の原子炉や特殊なレーザーの減速材として、ある種の鉱業での油井の破砕にも使用されています。
興味深い事実：基本的な代謝プロセスにより、約500グラムのCOが生成されます2 24時間以内に-アクティブになればさらに長くなります。それは目に見えない1ポンド以上のガスであり、鼻や口から、そして毛穴から漂っています。実際、これは人々が時間とともに体重を減らす方法であり、水（一時的な）損失を含みません。