Dióxido de carbono
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| Dióxido de carbono | |
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Dióxido de carbono | |
Otros nombres El ácido carbónico; anhídrido carbónico; hielo seco (sólido) | |
| Identificadores | |
| CAS | 124-38-9 |
| PubChem | 280 |
| Número CE | 204-696-9 |
| Número RTECS | FF6400000 |
| Imágenes-Jmol 3D | Image 1 |
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SONRISAS
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InChI
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| Propiedades | |
| Fórmula molecular | CO 2 |
| Masa molar | 44,0095 (14) g / mol |
| Apariencia | gas incoloro |
| Densidad | 1600 g / L, sólido; 1,98 g / L, gas |
| Punto de fusion | -57 ° C (216 K) (bajo presión) |
| Punto de ebullicion | -78 ° C (195 K), ( sublima) |
| Solubilidad en agua | 1,45 g / L |
| Acidez (p K a) | 6,35 y 10,33 |
| Viscosidad | 0.07 c P a 78 ° C |
| Momento bipolar | cero |
| Estructura | |
| Forma molecular | lineal |
| Compuestos relacionados | |
| Conexo óxidos | monóxido de carbono ; subóxido de carbono; Monóxido de dicarbono; trióxido de carbono |
| Página de datos complementaria | |
| Estructura y propiedades | n, ε r, etc. |
| Termodinámica datos | Comportamiento de fase Sólido, líquido, gas |
| Los datos espectrales | UV, IR, RMN , MS |
| Excepto cuando se indique lo contrario, los datos se den materiales en su condiciones normales (25 ° C, 100 kPa) | |
| Exenciones y referencias | |
El dióxido de carbono ( fórmula química : CO 2) es un compuesto químico compuesto por dos de oxígeno átomos unido covalentemente a un único carbono átomo. Es un gas en temperatura y presión estándar y existe en la atmósfera de la Tierra en este estado. Actualmente se encuentra en una concentración promedio de aproximadamente 383 a nivel mundial ppm en volumen en la atmósfera de la Tierra, aunque esto varía tanto según la ubicación y el tiempo. El dióxido de carbono es un importante gas de efecto invernadero , ya que transmite la luz visible pero absorbe fuertemente en el infrarrojos.
El dióxido de carbono es producido por todos los animales, plantas, hongos y microorganismos durante la respiración y es utilizado por las plantas durante la fotosíntesis . Esto es para hacer azúcares que pueden ser o bien consumen de nuevo en la respiración o se utilizan como materia prima para el crecimiento vegetal. Es, por lo tanto, un componente importante de la ciclo del carbono. El dióxido de carbono se genera como un subproducto de la combustión de combustibles fósiles o materia vegetal, entre otros procesos químicos. Inorgánica dióxido de carbono se emite por volcanes y otros procesos geotérmicos como aguas termales.
El dióxido de carbono no tiene estado líquido a presiones inferiores a 5,1 atm, pero es un sólido a temperaturas por debajo de -78 ° C. En su estado sólido, dióxido de carbono se llama comúnmente hielo seco .
CO 2 es una óxido ácido: una solución acuosa convierte tornasol de azul a rosa.
Las propiedades químicas y físicas
El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro. Cuando se inhala a concentraciones mucho más altas que los niveles atmosféricos habituales, se puede producir un sabor amargo en la boca y una sensación de ardor en la nariz y la garganta. Estos efectos resultan de la disolución de gas en el membranas mucosas y saliva, formando una solución débil de ácido carbónico. Esta sensación también puede ocurrir durante un intento de sofocar un eructo después de beber una bebida carbonatada. Cantidades por encima de 5.000 ppm se consideran muy poco saludable, y los mayores de alrededor de 50.000 ppm (equivalente al 5% en volumen) se consideran peligrosos para la vida animal.
En temperatura y presión estándar, la densidad del dióxido de carbono es de alrededor de 1,98 kg / m³, aproximadamente 1,5 veces la de aire . La molécula de dióxido de carbono (O = C = O) contiene dos enlaces dobles y tiene una forma lineal. No tiene eléctrica dipolo, y ya que es totalmente oxidada, es moderadamente reactivo y no es inflamable, pero apoyará la combustión de metales tales como magnesio .
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En -78,51 ° C o -109.3 ° F, dióxido de carbono cambia directamente desde una fase sólida a una fase gaseosa a través sublimación, o desde gaseoso al sólido a través deposición. Dióxido de carbono sólido normalmente se llama " hielo seco ", un marca genérica. Se observó por primera vez en 1825 por el químico francés Charles Thilorier. El hielo seco se usa comúnmente como un agente de enfriamiento, y es relativamente barato. Una propiedad conveniente para este propósito es que sublima dióxido de carbono sólido directamente en la fase de gas sin dejar líquido. A menudo se pueden encontrar en tiendas de comestibles y laboratorios, y también se utiliza en la industria del transporte marítimo. La utilización no se enfriaba más grande de hielo seco es la limpieza a chorro.
El dióxido de carbono líquido sólo en presiones superiores a 5,1 atm; la punto de dióxido de carbono triple es aproximadamente 518 kPa a -56,6 ° C (Ver diagrama de fase, más arriba). La punto crítico es de 7.38 MPa a 31,1 ° C.
Una forma alternativa de dióxido de carbono sólido, una Es posible amorfo cristal-como la forma, aunque no a la presión atmosférica. Esta forma de cristal, llamado carbonia, fue producido por sobreenfriamiento CO 2 calienta a presión extrema (40-48 GPa o cerca de 400.000 atmósferas) en un yunque de diamante. Este descubrimiento confirma la teoría de que el dióxido de carbono podría existir en un estado de vidrio similar a otros miembros de su familia elemental, como el silicio ( vidrio de sílice ) y germanio . A diferencia de sílice y Germania gafas, sin embargo, vidrio carbonia no es estable a presiones normales y vuelve a gas cuando se libera la presión.
Historia de la comprensión humana
El dióxido de carbono fue uno de los primero los gases a ser descrito como una sustancia distinta de aire. En el siglo XVII, el Químico flamenco Jan Baptist van Helmont observó que cuando se quemó carbón vegetal en un recipiente cerrado, la masa de la ceniza resultante era mucho menor que la de la de carbón activo original. Su interpretación fue que el resto de la producción de carbón ha sido transmutado en una sustancia invisible que él llamó un "gas" o "espíritu salvaje" (sylvestre spiritus).
Las propiedades del dióxido de carbono fueron estudiados más a fondo en la década de 1750 por el médico escocés José Negro. Él encontró que piedra caliza ( carbonato de calcio ) podría ser calentado o tratado con ácidos para producir un gas que llamó "aire fijo". Observó que el aire fijo era más denso que el aire y no apoya ninguna llama o la vida animal. También encontró que cuando se burbujeó a través de una solución acuosa de cal ( hidróxido de calcio), que lo haría precipitar carbonato de calcio. Se utiliza este fenómeno para ilustrar que el dióxido de carbono es producido por la respiración animal y la fermentación microbiana. En 1772, el químico Inglés Joseph Priestley publicó un documento titulado impregnación de agua con aire fijo en el que describía un proceso de goteo ácido sulfúrico (o aceite de vitriolo como Priestley lo sabía) en tiza para producir dióxido de carbono, y obligando a que el gas se disuelve agitando un tazón de agua en contacto con el gas.
El dióxido de carbono se licuó primero (a presiones elevadas) en 1823 por Humphry Davy y Michael Faraday . La primera descripción de dióxido de carbono sólido fue dada por Charles Thilorier, quien en 1834 abrió un recipiente a presión de dióxido de carbono líquido, sólo para descubrir que el enfriamiento producido por la rápida evaporación del líquido produjo una "nieve" de CO2 sólido.
Aislamiento
El dióxido de carbono se puede obtener a partir de aire de destilación . Sin embargo, esto produce sólo cantidades muy pequeñas de CO 2. Una gran variedad de reacciones químicas producir dióxido de carbono, tal como la reacción entre la mayoría de los ácidos y la mayoría de los carbonatos de metales. Por ejemplo, la reacción entre el ácido sulfúrico se representa y carbonato de calcio (piedra caliza o tiza) a continuación:
- H 2 SO 4 + CaCO3 → CaSO4 + H 2 CO 3
El H 2 CO 3 y luego se descompone en agua y CO2. Tales reacciones están acompañadas por la formación de espuma o burbujas o ambos. En la industria tales reacciones están muy extendidas, ya que pueden ser utilizados para neutralizar corrientes de ácido de residuos.
La producción de cal viva (CaO) una sustancia química que tiene un uso extendido, de la piedra caliza por calentamiento a aproximadamente 850 ° C también produce CO 2:
- CaCO3 → CaO + CO 2
La combustión de todo el carbono que contienen los combustibles, como el metano ( gas natural ), destilados de petróleo ( gasolina, diesel, queroseno, propano ), sino también de carbón y madera, rendirán dióxido de carbono y, en la mayoría de los casos, el agua. Como un ejemplo se da la reacción química entre el metano y el oxígeno.
- CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
El hierro se reduce a partir de sus óxidos con coque en una de alto horno, produciendo cerdo de hierro y dióxido de carbono:
- 2 Fe 2 O 3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO 2
La levadura metaboliza el azúcar para producir dióxido de carbono y etanol , también conocido como alcohol, en la producción de vinos, cervezas y otras bebidas espirituosas:
- C 6 H 12 O 6 → 2 CO 2 + 2 C 2 H 5 OH
Todos organismos aeróbicos producen CO 2 cuando se oxidan carbohidratos , ácidos grasos y proteínas en las mitocondrias de las células. El gran número de reacciones implicadas son sumamente complejo y no fácil de describir. Referirse a ( respiración celular, la respiración anaerobia y la fotosíntesis ). Fotoautótrofos (es decir, plantas, cianobacterias) utilizar otro modus operandi: Las plantas absorben CO 2 del aire, y, junto con el agua, reaccionan para formar hidratos de carbono:
- n CO 2 + n H 2 O → (CH 2 O) n + n O 2
El dióxido de carbono es soluble en agua, en la que interconvierte espontáneamente entre CO 2 y H 2 CO 3 ( ácido carbónico). Las concentraciones relativas de CO 2, H 2 CO 3, y la forma HCO desprotona -
3 ( bicarbonato) y CO 2-
3 ( carbonato ) dependen de la pH. En el agua neutro o ligeramente alcalino (pH> 6,5), predomina forma de bicarbonato (> 50%) convirtiéndose en el más prevalente (> 95%) en el pH del agua de mar, mientras que en agua muy alcalina (pH> 10,4) la predominante (> forma el 50%) es el carbonato. Las formas de bicarbonato y carbonato son muy solubles, de manera que el agua del océano de aire equilibrada (ligeramente alcalino con un pH típico = 8.2 a 8.5) contiene aproximadamente 120 mg de bicarbonato por litro.
Producción industrial
El dióxido de carbono está fabricado principalmente de seis procesos:
- Como un subproducto de amoníaco e hidrógeno plantas, donde el metano se convierte en CO 2;
- A partir de la combustión de la madera y los combustibles fósiles ;
- Como un subproducto de fermentación de azúcar en el elaboración de la cerveza de la cerveza , whisky y otros alcohólicas bebidas ;
- De la descomposición térmica de la piedra caliza, CaCO 3, en la fabricación de cal, CaO;
- Como un subproducto de fabricación de fosfato de sodio;
- Directamente desde el dióxido de carbono naturales Springs, donde se produce por la acción de agua acidificada en piedra caliza o dolomita.
Usos
El dióxido de carbono se utiliza en la industria alimentaria, la industria del petróleo y la industria química. Se utiliza en muchos productos de consumo que requieren gas a presión porque es barato y no inflamable, y porque experimenta una transición de fase de gas a líquido a temperatura ambiente a una presión alcanzable de aproximadamente 60 bar (870 psi, 59 atm), lo que permite mucho más dióxido de carbono para caber en un recipiente dado que de otra manera haría. Los chalecos salvavidas a menudo contienen latas de dióxido de carbono a presión para la inflación rápida. Cápsulas de aluminio también se venden como los suministros de gas comprimido para Las armas de aire, marcadores de paintball, para inflar los neumáticos de bicicleta, y por hacer seltzer. La vaporización rápida del dióxido de carbono líquido se utiliza para la voladura en minas de carbón. Las altas concentraciones de dióxido de carbono también pueden usarse para matar plagas, tales como la Polilla de la ropa común.
El dióxido de carbono se utiliza para producir carbonatadas refrescos y soda. Tradicionalmente, la carbonatación en la cerveza y el vino espumoso se produce por fermentación natural, pero algunos fabricantes carbonato estas bebidas artificialmente. Un caramelo llamada Pop Rocks está presurizado con gas de dióxido de carbono en alrededor de 40 bar (600 psi). Cuando se coloca en la boca, se disuelve (al igual que el otro caramelo duro) y libera las burbujas de gas con un chasquido audible.
Agentes de fermentación producen dióxido de carbono para producir masa suba. Levadura de panadero produce dióxido de carbono mediante la fermentación de azúcares dentro de la masa, mientras que leudantes químicos tales como polvo de hornear y el dióxido de carbono de liberación de bicarbonato de sodio cuando se calientan o si se expone a los ácidos .
El dióxido de carbono es el gas más utilizado comprimido para sistemas neumáticos en herramientas y presión portátiles robots de combate.
El dióxido de carbono extingue llamas, y algunos extintores de incendios, especialmente los diseñados para incendios eléctricos, contienen dióxido de carbono líquido bajo presión. El dióxido de carbono también encuentra uso como un ambiente para soldar , aunque en el arco de soldadura, que reacciona a oxidar la mayoría de los metales. Uso en la industria del automóvil es común a pesar de evidencia significativa de que las soldaduras hizo en el dióxido de carbono se brittler que los realizados en atmósferas inertes, y que tales uniones de soldadura se deterioran con el tiempo debido a la formación de ácido carbónico. Se utiliza como un gas de soldadura principalmente porque es mucho menos costoso que más gases inertes tales como argón o helio .
Dióxido de carbono líquido es un buen disolvente para muchos lipófilos compuestos orgánicos , y se utiliza para eliminar la cafeína del café . En primer lugar, los granos de café verde se sumergen en agua. Los granos se colocan en la parte superior de una columna de setenta pies (21 metros) de altura. El fluido de dióxido de carbono a aproximadamente 93 grados Celsius entra en la parte inferior de la columna. La cafeína se difunde fuera de los granos y en el dióxido de carbono.
El dióxido de carbono ha comenzado a atraer la atención de la disolventes industrias farmacéuticas y otros procesos químicos como una alternativa menos tóxica para los más tradicionales, como organoclorados. Es usado por algunos tintorerías por esta razón. (Ver química verde.)
Las plantas necesitan dióxido de carbono para llevar a cabo la fotosíntesis , y los invernaderos pueden enriquecer sus atmósferas con CO2 adicional para impulsar el crecimiento de la planta, ya que su baja hoy en día la concentración ambiente es justo por encima del nivel de "asfixia" para las plantas verdes. A la fotosíntesis gota -relacionado en la concentración de dióxido de carbono en un compartimiento de efecto invernadero puede matar las plantas verdes. En altas concentraciones, el dióxido de carbono es tóxico para la vida animal, así aumentando la concentración de 10000 ppm (1%) durante varias horas puede eliminar plagas tales como moscas blancas y arañas rojas en un invernadero.
Se ha propuesto que el dióxido de carbono de la generación de energía se burbujeó en estanques para cultivar algas que podría entonces ser convertido en biodiesel combustible. En la medicina, hasta 5% de dióxido de carbono se añade a pura de oxígeno para la estimulación de la respiración después de apnea y para estabilizar el equilibrio O 2 / CO 2 en la sangre.
Un tipo común de gas industrial láser es la láser de dióxido de carbono.
El dióxido de carbono también se puede combinar con óxido de limoneno de cáscaras de naranja o de otros epóxidos para crear polímeros y plásticos.
El dióxido de carbono se utiliza en recuperación mejorada de petróleo en el que se inyecta en o adyacente a la producción de pozos de petróleo, por lo general bajo condiciones supercríticas. Actúa como un agente de presurización y, cuando se disuelve en el subterráneo de petróleo crudo , reduce significativamente su viscosidad, lo que permite que el aceite fluya más rápidamente a través de la tierra a la eliminación también. En los campos petroleros maduros, extensas redes de tuberías se utilizan para transportar el dióxido de carbono de los puntos de inyección.
En la industria química, dióxido de carbono se utiliza para la producción de urea , carbonatos y bicarbonatos, y salicilato de sodio.
El líquido y dióxido de carbono sólido son importantes refrigerantes, especialmente en la industria alimentaria, donde se emplean durante el transporte y almacenamiento de helados y otros alimentos congelados. Dióxido de carbono sólido se llama "hielo seco" y se utiliza para pequeños envíos en los equipos de refrigeración no es práctico.
Se utilizó dióxido de carbono líquido (industria nomenclatura R744 / R-744) como refrigerante antes del descubrimiento de R-12 y es probable que disfrute de un renacimiento debido a las preocupaciones ambientales. Sus propiedades físicas son muy favorables para la refrigeración, refrigeración y calefacción, que tiene una alta capacidad de refrigeración volumétrico. Debido a su operación a presiones de hasta 130 bares, CO 2 sistemas requieren componentes muy resistentes que han sido ya desarrollados para la producción en serie en muchos sectores. En coche con aire acondicionado, en más del 90% de todas las condiciones de conducción, R744 funciona más eficientemente que los sistemas que utilizan R-134a. Sus ventajas ambientales ( GWP de 1, que no agotan la capa de ozono, no tóxico, no inflamable) podría hacer que el futuro del fluido de trabajo para sustituir a los HFC actuales en los coches, supermercados, bombas de calor agua caliente, entre otros. Algunas aplicaciones: Coca-Cola ha enviado CO 2 basada en refrigeradores de bebidas y la Ejército de Estados Unidos está interesado en CO 2 de refrigeración y tecnología de calefacción.
A finales de 2007, se espera que la industria automovilística mundial para decidir sobre el refrigerante de próxima generación en el aire acondicionado del coche. CO 2 es una opción discutido. (Ver La Guerra Cool)
En la atmósfera de la Tierra
El dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra se considera un gas traza producida actualmente en una concentración media de alrededor de 385 partes por millón por volumen o 582 partes por millón en masa. La masa de la atmósfera de la Tierra es 5,14 × 10 18 kg, por lo que la masa total de dióxido de carbono en la atmósfera es de 3.0 × 10 15 kg (3.000 gigatoneladas). Su concentración varía estacionalmente (ver gráfico a la derecha) y también considerablemente a nivel regional: en las zonas urbanas es generalmente más alto y en el interior que puede alcanzar 10 veces la concentración atmosférica de fondo.
El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero ; ver efecto invernadero por más.
Debido a las actividades humanas, como la combustión de combustibles fósiles y la deforestación, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado en un 35% desde el comienzo de la era de la industrialización . En 1999, 2244804000 toneladas métricas de CO 2 se produjeron en los EE.UU. como resultado de la generación de energía eléctrica. Esta es una tasa de salida de 0,6083 kg (1,341 libras) por kWh.
Hace quinientos millones de años el dióxido de carbono era 20 veces más frecuente que el de hoy, disminuyendo a 5.4 veces durante el Jurásico período y luego mantuvo un lento descenso hasta que la revolución industrial , con una reducción particularmente rápida ocurriendo hace 49 millones de años.
Hasta el 40% de los gases emitidos por algunos volcanes durante subaérea erupciones volcánicas es el dióxido de carbono. De acuerdo con las mejores estimaciones, volcanes liberan aproximadamente 130-230 million de toneladas (145 hasta 255 millones de toneladas) de CO2 a la atmósfera cada año. El dióxido de carbono también es producida por las aguas termales, como las del sitio de Bossoleto cerca de Rapolano Terme, en Toscana, Italia. Aquí, en una depresión en forma de cuenco de alrededor de 100 m de diámetro, las concentraciones locales de CO 2 subida a por encima del 75% durante la noche, suficiente para matar insectos y pequeños animales, pero cálido rápidamente cuando iluminado por el sol y se dispersan por convección durante el día localmente altas concentraciones de CO 2, producida por la perturbación del agua del lago profundo saturado con CO 2 se cree que han causado 37 víctimas mortales en Lago Monoun, Camerún en 1984 y 1700 heridos en el lago Nyos , Camerún en 1986. Sin embargo, las emisiones de CO 2 por las actividades humanas en la actualidad más de 130 veces mayor que la cantidad emitida por los volcanes, que asciende a unos 27 millones de toneladas por año (30 mil millones de toneladas).
En los océanos
Hay alrededor de 50 veces más carbono disuelto en los océanos en forma de CO 2 y CO 2 productos de hidratación como el que existe en la atmósfera. Los océanos actúan como un enorme sumidero de carbono, que tiene "absorbido alrededor de un tercio de todas las emisiones de CO2 generadas por humanos CO hasta la fecha." Generalmente, la solubilidad del gas disminuye a medida que aumenta la temperatura del agua. De acuerdo con el dióxido de carbono se libera del agua del océano a la atmósfera como las temperaturas del océano aumentan.
Papel biológico
El dióxido de carbono es un producto final en los organismos que la obtención de energía a partir de descomponer los azúcares, las grasas y los aminoácidos con el oxígeno como parte de su metabolismo, en un proceso conocido como respiración celular. Esto incluye todas las plantas, animales, muchos hongos y algunas bacterias. En los animales superiores, el dióxido de carbono viaja en la sangre de los tejidos del cuerpo a los pulmones, donde es exhalado. En las plantas que utilizan la fotosíntesis, el dióxido de carbono es absorbido de la atmósfera.
Papel en la fotosíntesis
Las plantas eliminan el dióxido de carbono de la atmósfera por la fotosíntesis, también llamado asimilación de carbono, que utiliza energía de la luz para producir materiales vegetales orgánicos mediante la combinación de dióxido de carbono y agua. El oxígeno libre se libera en forma de gas de la descomposición de las moléculas de agua, mientras que el hidrógeno se divide en sus protones y electrones y se utiliza para generar energía química a través de fotofosforilacion. Se requiere esta energía para la fijación de dióxido de carbono en el Ciclo de Calvin para formar azúcares. Estos azúcares se pueden utilizar para el crecimiento dentro de la planta a través de la respiración.
Incluso cuando está ventilada, dióxido de carbono debe ser introducido en invernaderos para mantener el crecimiento de la planta, como la concentración de dióxido de carbono puede caer durante las horas del día a tan bajo como 200 ppm (un límite de C3 de carbono fotosíntesis fijación). Las plantas potencialmente pueden crecer hasta un 50 por ciento más rápido en concentraciones de 1.000 ppm de CO 2 en comparación con las condiciones ambientales.
Las plantas también emiten CO 2 durante la respiración, por lo que es sólo durante las etapas de crecimiento que las plantas son absorbentes netos. Por ejemplo, un bosque que crece absorbe muchas toneladas de CO 2 cada año, sin embargo, un bosque maduro producirá tanto CO 2 de la respiración y la descomposición de los especímenes muertos (por ejemplo, ramas caídos) que se utiliza en la biosíntesis en las plantas en crecimiento. Independientemente de esto, los bosques maduros siguen siendo valiosos sumideros de carbono, ayudando a mantener el equilibrio en la atmósfera de la Tierra. Además, y de manera crucial a la vida en la tierra, la fotosíntesis del fitoplancton absorbe el CO 2 disuelto en el océano superior y por lo tanto promueve la absorción de CO 2 de la atmósfera.
Toxicidad
Contenido de dióxido de carbono en el aire fresco varía entre 0,03% (300 ppm) y 0,06% (600 ppm), dependiendo de la ubicación (ver mapa gráfico de CO 2 en tiempo real).
Aliento exhalado de una persona es de aproximadamente 4,5% de dióxido de carbono en volumen.
Es peligroso cuando se inhala en concentraciones altas (superiores a 5% en volumen, o 50.000 ppm). El valor actual límite del umbral (TLV) o el nivel máximo que se considera seguro para los adultos sanos para una jornada laboral de ocho horas es de 0,5% (5000 ppm). El nivel máximo de seguridad para bebés, niños, ancianos y personas con problemas de salud cardio-pulmonar es significativamente menor.
Estas cifras son válidas para el dióxido de carbono puro. En los espacios interiores ocupados por personas de la concentración de dióxido de carbono alcanzará niveles más altos que en el aire puro al aire libre. Concentraciones superiores a 1.000 ppm serán causar molestias en más de 20% de los ocupantes, y el malestar aumentará con el aumento de la concentración de CO2. El malestar será causada por diversos gases procedentes de la respiración y la transpiración humana, y no por CO 2 en sí. En 2000 ppm la mayoría de los ocupantes se sentirá un grado significativo de incomodidad, y muchos desarrollará náuseas y dolores de cabeza. La concentración de CO 2 entre 300 y 2500 ppm se utiliza como un indicador de la calidad del aire interior.
Toxicidad aguda dióxido de carbono se conoce a veces como por los nombres que le atribuyen los mineros: blackdamp (también llamado estrangulador húmedo o stythe). Los mineros trataban de alertar a sí mismos a niveles peligrosos de dióxido de carbono en un pozo de la mina llevando un canario enjaulado con ellos mientras trabajaban. El canario inevitablemente morirán antes de CO 2 alcanza niveles tóxicos para las personas. El dióxido de carbono causó una gran pérdida de vidas en el lago Nyos , en Camerún en 1986, cuando un afloramiento de CO 2 -laden agua del lago rápidamente cubrió una gran área poblada que rodea .. El dióxido de carbono más pesado obligados a abandonar el oxígeno para mantener la vida cerca de la superficie, matando a cerca de dos mil personas.
Niveles de dióxido de carbono (ppm CDPL) son un sustituto para la medición de los contaminantes de interiores que pueden hacer que los ocupantes crecen somnoliento, sufren dolores de cabeza, o en función de los niveles de actividad más bajos. Para eliminar la mayor Interiores quejas de Calidad del Aire, CDPL cubierta total debe reducirse a menos de 600. NIOSH considera que las concentraciones del aire interior que exceden 1000 son un marcador que sugiere una ventilación inadecuada. ASHRAE recomienda que no excedan de 1000 dentro de un espacio. OSHA limita concentraciones en el lugar de trabajo para 5000 por períodos prolongados. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud en el Trabajo limita exposiciones breves (hasta diez minutos) a 30.000 y considera CDPL superior a 40.000 como " un peligro inmediato para la vida y la salud. "Las personas que respiran 50.000 para más de la mitad de un espectáculo de hora signos de aguda hipercapnia, mientras que la respiración 70000 - 100000 puede producir pérdida del conocimiento en sólo unos minutos. En consecuencia, el dióxido de carbono, ya sea en forma de gas o como hielo seco, debe ser manejado sólo en áreas bien ventiladas.
La fisiología humana
CO 2 se lleva en la sangre de tres maneras diferentes. (Los porcentajes exactos varían dependiendo si se trata de sangre arterial o venosa).
- La mayor parte de ella (aproximadamente el 70% - 80%) se convierte en iones bicarbonato HCO 3 - por la enzima anhidrasa carbónica en las células rojas de la sangre, por la reacción de CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -.
- 5% - 10% se disuelve en el plasma
- 5% - 10% se une a hemoglobina como compuestos carbaminos
El CO 2 unido a la hemoglobina no se une al mismo sitio como el oxígeno. En lugar de ello, se combina con los grupos N-terminales de los cuatro cadenas de globina. Sin embargo, debido efectos alostéricos en la molécula de la hemoglobina, la unión del CO 2 disminuye la cantidad de oxígeno que se dirigía a una presión parcial de oxígeno dada.
La hemoglobina, la molécula principal que transporta el oxígeno en las células rojas de la sangre, puede llevar ambos oxígeno y dióxido de carbono, aunque en muy diferentes maneras. La disminución de la unión a dióxido de carbono en la sangre debido al aumento de los niveles de oxígeno se conoce como el Efecto Haldane, y es importante en el transporte de dióxido de carbono de los tejidos a los pulmones. Por el contrario, un aumento en la presión parcial de CO 2 o un pH más bajo causará la descarga de oxígeno de la hemoglobina. Esto se conoce como la Efecto Bohr.
El dióxido de carbono puede ser uno de los mediadores de locales autorregulación del suministro de sangre. Si sus niveles son altos, la capilares se expanden para permitir un mayor flujo de sangre a ese tejido.
Los iones de bicarbonato son cruciales para la regulación del pH sanguíneo. Tasa de respiración de una persona influye en el nivel de CO 2 en la sangre. Respirar es demasiado lenta o superficial puede causar acidosis respiratoria, mientras que la respiración es demasiado rápida puede conducir a hiperventilación, que puede causar alcalosis respiratoria.
Aunque el cuerpo requiere oxígeno para el metabolismo, los niveles bajos de oxígeno no estimulan la respiración. Más bien, la respiración es estimulada por los niveles de dióxido de carbono superiores. Como resultado, respirando aire a baja presión o una mezcla de gases sin oxígeno en absoluto (como nitrógeno puro) puede conducir a la pérdida de la conciencia. Esto es especialmente peligroso para los pilotos de combate de gran altitud. También es la razón por asistentes de vuelo instruyen pasajeros, en caso de pérdida de presión de la cabina, para aplicar la máscara de oxígeno a sí mismos primero antes de ayudar a los demás - de lo contrario se corre el riesgo de ir inconsciente sin ser conscientes del peligro inminente.
De acuerdo con un estudio realizado por la Departamento de Agricultura de los Estados, la respiración de una persona promedio genera aproximadamente 450 litros (aproximadamente 900 gramos) de dióxido de carbono por día.
