פחמן דו-חמצני

פחמן דו-חמצני (דו-תחמוצת הפחמן, פד"ח, CO2) הוא גז חסר צבע וריח בטמפרטורת החדר. כל מולקולה מכילה אטום פחמן אחד ושני אטומי חמצן, בקשרים קוולנטיים כפולים. במצב מוצק הוא נקרא קרח יבש, כי הוא מועבר ישירות ממוצק לגז (המראה).

מבנה המולקולה מסומן O=C=O. כל חמצן נושא שישה אלקטרונים בקַליפה החיצונית, והפחמן ארבעה; כך נוצרים הקשרים הכפולים. CO2 נמצא כאדי או כמומס במים. טמפרטורת ההמראה בלחץ אטמוספרי היא כ־78.5- מעלות צלזיוס. מצב נוזלי קיים רק בלחצים גבוהים יחסית ולמתחת לטמפרטורות מסוימות.

צמחים ומיקרואורגניזמים אחרים משתמשים ב־CO2 בתהליך הפוטוסינתזה. פוטוסינתזה היא תהליך שבו אחסון אנרגיה מאור ושימוש במים ו־CO2 ליצירת סוכרים. בעלי חיים אוכלים את החומר הזה ומשתמשים בו כמקור פחמן. נשימה, ריקבון וייצור דלקים מאובנים משחררים שוב CO2 לאטמוספירה.

ואן הלמונט גילה במאה ה־17 כי שריפת עץ יוצרת גז נוסף. ג'וזף בלאק חקר את ה"אוויר המתוקן" באמצע המאה ה־18, וגילה שהוא צפוף ולא דליק. ב־1772 ג'וזף פריסטלי הכין מים מוגזים על ידי שילוב חומצה עם גיר. ב־1824 שארל תילוריה מימש את קרח היבש על ידי אידוי מהיר של CO2 נוזלי.

עודף CO2 באוויר תורם להתחממות כדור הארץ. הפליטה נובעת בעיקר משריפת דלקים מאובנים בתעשייה ובתחבורה במאות השנים האחרונות. ריכוז CO2 עלה בערך פי 1.5 מאז התקופה הפרה‑תעשייתית. גזי חממה כמו CO2 סופגים קרינת אינפרא‑אדום שנפלטת מפני כדור הארץ. הם פולטים חלק מהקרינה חזרה אל האטמוספירה התחתונה, ולכן מחממים את פני הכדור.

יש הסכמה ששחרור טון CO2 גורם לנזק כלכלי שניתן לאמוד בכסף. הערכות מחיר הטון שונות: ממשל אובמה קבע כ־40 דולר לטון, בעוד שממשל אחר הציע ערכים נמוכים יותר. מוסדות כלכליים ביקשו לשקול מחיר גבוה יותר כדי למנוע נזקים עתידיים מההתחממות.

CO2 משמש להוספת גז למשקאות תוססים כמו סודה ובירה. בתעשייה מסומנים מולקולות אלה כ־E290. הוא משמש גם במטפים לכיבוי שריפות; CO2 אינו דליק והוא מדכא את החמצן סביב הלהבה.

באוויר רגיל יש כ־0.04% CO2 (כ־400 חלקים למיליון). ריכוזים מעל כ־0.5% עלולים לגרום לבעיות חשיבה, קוצר נשימה, כאבי ראש ורגזנות. בריכוזים גבוהים יותר עלול להיגרם חוסר חמצן החמור ועלול להיגרם מוות. CO2 כבד יותר מהאוויר, ולכן נוטה להצטבר במקומות נמוכי־אוויר וסגורים; יש לדאוג לאוורור.

כאשר CO2 מתמוסס במים, המים נעשים חומציים יותר. מים חומציים ממיסים סלעים גיריים. התהליך יוצר מערות, בולענים ונטיפים. יש גם תהליכים דומים מתחת לפני המים, כשהמקור ל־CO2 הוא שרידי יצורים ימיים כמו פיטופלנקטון.

פחמן דו‑חמצני נקרא גם CO2. זהו גז שקוף וללא ריח. מולקולה אחת כוללת אטום פחמן אחד ושני אטומי חמצן.
במצב קפוא קוראים לו קרח יבש. קרח יבש עובר ישר לגז בלי להימס.
באוויר יש מעט ממנו, בערך 0.04%.

המולקולה נראית כך: O=C=O. CO2 נמצא גם מומס במים.
הוא נמס במי גשם או במים עומדים ומשנה במעט את חומציות המים.

צמחים משתמשים ב־CO2 ליצירת מזון בתהליך שנקרא פוטוסינתזה. פוטוסינתזה היא דרך של צמחים לעשות סוכר מהאור, מים ו־CO2. בעלי חיים נושמים ויוצאים מהם CO2.

כמות גדולה של CO2 באוויר עושה את פני כדור הארץ חמים יותר. זה קורה כשאנשים שורפים דלקים ישנים (דלקים מאובנים). זה גורם לשינויים במזג האוויר.

CO2 עושה משקאות תוססים כמו סודה ושתייה מוגזת. הוא גם נמצא במטפי כיבוי. במטף, ה־CO2 מעיב על החמצן סביב האש ועוזר לכבות אותה.

כמות קטנה באוויר רגילה ובטוחה. כמות גדולה עלולה לגרום לקושי לנשום ולהרגשה רעה. במקומות סגורים יש להיטהר ולהביא אוויר חדש.

כש־CO2 מתמוסס במים, המים מסוגלים למוסס סלע גיר. כך נוצרים חללים וסדקים בסלעים. חלקיקים של יצורים ימיים יכולים לתת חלק מה־CO2 הזה במים.