Hiilidioksidi

Wikipedia

Hiilidioksidikuplia virvoitusjuomassa

Hiilidioksidi, kemialliselta kaavaltaan CO₂, on hiilestä ja hapesta koostuva kemiallinen yhdiste. Normaaliolosuhteissa hiilidioksidi on hajuton, väritön ja huonosti reagoiva kaasu. Tällaisena sitä esiintyy maan ilmakehässä, jossa sen pitoisuus on maailmanlaajuisesti keskimäärin 383 miljoonasosaa tilavuudesta.

Hiilidioksidia syntyy hiilipitoisten aineiden palamistuotteena, kuten palaessa sekä soluhengityksessä. Kasvit käyttävät sitä raaka-aineena orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa eli yhteyttämisessä. Hiilidioksidi sisältää painon mukaan 27 % hiiltä, ja siinä on lähes kaikki ilmakehässä esiintyvä hiili.

Hiilidioksidi on merkittävä ilmastoa lämmittävä kasvihuonekaasu, koska se päästää näkyvän valon lävitseen, mutta absorboi voimakkaasti infrapuna- eli lämpösäteilyä. Ihmisen aiheuttamia hiilidioksidipäästöjä syntyy muun muassa liikenteestä ja teollisuudesta sekä maankäytön muutoksista.

Hiilidioksidin löysi Joseph Black 1756. Hän kutsui sitä "sitoutuneeksi ilmaksi".^[1]

[muokkaa] Ominaisuudet

Hiilidioksidimolekyyli (O=C=O) on lineaarinen, ja siinä on kaksi kaksoissidosta. Hiilidioksidilla ei ole sähköistä dipolimomenttia.

Vesi pystyy liuottamaan normaaliolosuhteissa hieman yli oman tilavuutensa verran hiilidioksidia. Osa liuenneesta hiilidioksidista muuttuu hiilihapoksi.

Normaalin ilmanpaineen vallitessa hiilidioksidi ei esiinny nesteenä missään lämpötilasssa, vaan se muuttuu suoraan kiinteäksi alle −78 °C:n lämpötiloissa. Nesteenä se voi esiintyä vain, kun paine on vähintään 5,2 baaria. Kiinteää hiilidioksidia kutsutaan kuivajääksi tai "hiilihappojääksi".

Hiilidioksidi ei ylläpidä palamista, joten sitä voidaan käyttää sammuttimissa. Vastaavasti se ei myöskään ylläpidä hengitystä, joten liian suurina pitoisuuksia hiilidioksidi aiheuttaa tukehtumisen, tajuttomuuden ja kuoleman.

[muokkaa] Kuivajää

Lämpötilassa −78,5 °C hiilidioksidikaasu härmistyy kiinteäksi hiilidioksidijääksi eli hiilihappojääksi (”kuivajääksi”). Hiilidioksidijää on kätevä jäähdytin, koska se muuttuu lämmetessään suoraan kaasuksi, eikä se siten kastele pintoja. Hiilidioksidijään ja veden avulla voidaan synnyttää "savua" esimerkiksi elokuvia ja esityksiä varten. Kuivajäätä valmistettiin ensi kertaa vuonna 1825, kun avattiin nestemäistä suurpaineista hiilidioksidia sisältävä säiliö. Säiliöistä karkasi kaasumaista hiilidioksidia ja sinne jäi kuivajäätä. Kuivajää on vaarallista käsitellä paljain käsin, koska sen koskettaminen luo palovamman kaltaisia vaurioita.

[muokkaa] Biologia

Orgaanisten yhdisteiden hapetus, toisin sanoen hengitys, on monen eliölajin, kuten eläinten, energianlähde. Tällöin niissä oleva hiili yhtyy ilman hapen kanssa hiilidioksidiksi vapauttaen samalla energiaa. Samoin tapahtuu myös, kun orgaaninen aines palaa täydellisesti. Kasvit ja muut auringonvalosta energiansa saavat eliöt, alkutuottajat, puolestaan sitovat auringonvalon energiaa yhteyttäessään ja varastoivat sen orgaanisiin yhdisteisiin, lähinnä hiilihydraatteihin. Rakennusaineeksi tarvitaan hiilidioksidin hiiltä, ja sivutuotteena ilmaan vapautuu happea. Näin hiili kiertää ilmasta alkutuottajiin, alkutuottajista ravintoketjun muihin osiin ja lopulta taas ilmakehään.

[muokkaa] Hiilidioksidi ilmakehässä

Viimeaikaiset muutokset maan ilmakehän CO₂-pitoisuuksissa. Kuukausittaiset hiilidioksidin pitoisuusmittaukset näyttävät pientä vuodenaikojen mukaan tapahtuvaa oskillaatiota eli heilahdusvaihtelua, jonka huippukohta on pohjoisen pallonpuoliskon myöhäiskevään aikaan. CO₂-pitoisuudet laskevat kasvukauden aikana, kun kasvillisuus sitoo hiilidioksidia ilmakehästä.

Hiilidioksidi on kasvihuonekaasu, eli sen määrän lisääntyminen ilmakehässä kasvattaa maapallon lämpötilaa. Öljyn, maakaasun, hiilen ja muiden fossiilisten polttoaineiden käyttäminen on nostanut ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta ja on johtamassa ilmastonmuutokseen. Fossiiliset polttoaineet nostavat ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta, koska hiili on ollut syvällä maaperässä ja poltettaessa se joutuu ilmakehään. Kasviperäiset biopolttoaineet eivät jatkuvasti lisää ilmakehän hiilidioksidimäärää, koska poltettua vastaava määrä hiiltä sitoutuu takaisin ilmakehästä, kun kasveja kasvatetaan uudelleen polttoaineeksi – hiilen kierto on suljettu.

Jos CO₂ nousee yli 450 ppm, Grönlanti ja läntinen Antarktis todennäköisesti sulavat tulevaisuudessa. Tämä nostaisi veden pintaa 6 metriä. Ennen teollista vallankumousta hiilidioksiditaso oli 280 ppm. Nyt se on 380 ppm ja nousee 2 ppm joka vuosi.^[2]

Hiilidioksidin ominaispäästökertoimia:

On huomattava, että kasvipohjaiset polttoaineet (puutähde, mustalipeä) eivät lisää ilmakehän hiilidioksidikuormaa, jos samoille paikoille kasvatetaan uudelleen metsää. Vuosina 2000-2006 Suomen hiilidioksidipäästöt kasvoivat 20,7 %. Kasvu polttoaineittain oli hiili 58 % ja turve 31 %.

[muokkaa] Katso myös

• Bosch-reaktio
• Hiilisuboksidi
• Luettelo valtioiden hiilidioksidipäästöistä henkeä kohti
• Kioton pöytäkirja

[muokkaa] Lähteet

1. ↑ Reijo Rasinkangas: Tieteen ja ajattelun historiaa – Uusi aika I Oulun yliopisto. Viitattu 21. kesäkuuta 2007.
2. ↑ Carbon’s New Math, National Geography 10 3007 s.33 (in English)
3. ↑ Energiatilasto 11.3.1, Energia 2007, Tilastokeskus
4. ↑ Energiatilasto, Vuosikirja 2006, Tilastokeskus, Helsinki 2006

[muokkaa] Aiheesta muualla

• Hiilidioksidin kansainvälinen kemikaalikortti
• Hiilidioksidi – Onnettomuuden vaaraa aiheuttavat aineet -turvallisuusohjeet
• Kemian työsuojeluneuvottelukunta (KETSU): Hiilidioksidi
• Hiilidioksidi ja kasvihuoneilmiö – Opetushallitus
• Ilmastosivut
• Hiilidioksidin määrä ilmakehässä kasvaa rajusti YLE 11.9.2007