子供のための二酸化炭素の事実

二酸化炭素の構造式。Ｃは炭素であり、Ｏは酸素である。二重線は原子間の二重化学結合を表す。

原子がスペースを埋めることができる方法を簡単に示すための画像。黒は炭素で、赤は酸素です。

二酸化炭素（CO2）は化学化合物です。それは室温でガスです。それは1つの炭素原子と2つの酸素原子でできています。人や動物は呼吸すると二酸化炭素を放出します。また、有機的なものが焼かれる（または火が作られる）たびに、それは二酸化炭素を作ります。植物は食物を作るために二酸化炭素を使用します。このプロセスは光合成と呼ばれています。二酸化炭素の特性は、1750年代にスコットランドの科学者Joseph Blackによって研究されました。

二酸化炭素は温室効果ガスです。温室効果ガスは熱エネルギーをトラップします。温室効果ガスは、私たちの惑星、地球上の気候や天候を変更します。これは気候変動と呼ばれています。温室効果ガスは地球温暖化の原因であり、地球表面温度の上昇です。

生物学的役割

二酸化炭素は、代謝の一部として糖、脂肪、アミノ酸を酸素で分解するエネルギーを得る生物の最終生成物です。これは細胞呼吸として知られているプロセスです。これには、すべての植物、動物、多くの真菌およびいくつかの細菌が含まれる。高等動物では、二酸化炭素は体の組織から肺に血液中を移動し、そこで呼吸されます。植物は大気から二酸化炭素を取り込み、光合成に使用します。

ドライアイス

ドライアイス、または固体二酸化炭素は、-109.3°F（-78.5°C）以下のCO2ガスの固体状態です。ドライアイスは地球上で自然に発生するのではなく、人工的に作られています。それは無色です。人々はドライアイスを使用して物事を冷たくし、飲み物を発泡させ、gophersを殺し、疣贅を凍らせます。ドライアイスの蒸気は窒息を引き起こし、最終的には死に至る。ドライアイスを使用しているときは、注意と専門的な支援をお勧めします。

水に入れたときのドライアイス

通常の圧力では、固体から液体に溶けず、固体からガこれは昇華と呼ばれます。それは非常に冷たい温度より高い任意の温度で固体からガスに直接変化します。ドライアイスは通常の気温で昇華します。通常の空気にさらされたドライアイスは、色のない二酸化炭素ガスを放出します。二酸化炭素は5.1気圧以上の圧力で液化することができます。

ドライアイスから出る二酸化炭素ガスはとても寒いので、空気と混合すると空気中の水蒸気を冷却して霧になり、厚い白い煙のように見えます。それはしばしば霧や煙の外観を作り出すために劇場で使用されます。化学者は冷却空気から二酸化炭素を得ることができます。

単離と生産

化学者は、冷却空気から二酸化炭素を得ることができます。

彼らはこの空気蒸留と呼んでいます。この方法は、少量のCO2を抽出するために大量の空気を冷蔵する必要があるため、非効率的です。化学者はまた、二酸化炭素を分離するためにいくつかの異なる化学反応を使用することができます。二酸化炭素はほとんどの酸とほとんどの金属の炭酸塩間の反作用でなされます。例えば、塩酸と炭酸カルシウム（石灰石またはチョーク）との反応は二酸化炭素を作る：

$\mathrm{2\HCl+Caco_3\longrightarrow Cacl_2+H_2CO_3}$

炭酸（H2CO3）は水とCO2に分解する。このような反応は、発泡または泡立ち、またはその両方を引き起こす。産業界では、このような反応は、廃酸流を中和するために何度も使用されている。

生石灰（CaO）は、広く使用されている化学物質で、石灰岩を約850℃に加熱することができます。この反応はまた、CO2を作ります：

$\mathrm{Caco_3\longrightarrow CaO+CO_2}$

二酸化炭素は、メタン（天然ガス）、石油留出物（ガソリン、ディーゼル、灯油、プロパン）、石炭または木材ほとんどの場合、水も放出される。例として、メタンと酸素との間の化学反応は次のとおりです。

$\mathrm{CH_4+2\O_2\longrightarrow CO_2+2\H_2O}$

二酸化炭素は製鉄所で作られています。鉄は高炉内のコークスで酸化物から還元され、銑鉄と二酸化炭素が生成されます：

$\mathrm{Fe_2O_3+3\CO\longrightarrow2\Fe+3\CO_2}$

酵母は砂糖を代謝して、ワイン、ビール、その他のスピリッツの生産だけでなく、バイオエタノールの生産においても、アルコールとしても知られている二酸化炭素とエタノールを生成します。

$\mathrm{c_6h_{12}o_6\longrightarrow2\co_2+2\c_2h_5Oh}$

すべての好気性生物は、細胞のミトコンドリア内の炭水化物、脂肪酸、タンパク質を酸化するとco2を産関与する多数の反応は非常に複雑であり、容易には記述されていない。（それらには、細胞呼吸、嫌気呼吸および光合成が含まれる）。光独立栄養生物（すなわち植物、シアノバクテリア）は別の反応を使用します：植物は空気からCO2を吸収し、水と一緒に反応して炭水化物を形成します：

$\mathrm{nco_2+nh_2o\longrightarrow(CH_2O)n+no_2}$

二酸化炭素は水に可溶であり、co2とH2CO3（炭酸）との間で自発的に相互変換する。….. CO2、H2CO3、および脱プロトン化された形態HCO−
3（重炭酸塩）およびCO2−
3（炭酸塩）の相対濃度は、酸性度（pH）に依存する。中性またはわずかにアルカリ性の水（pH>>50％）が海水のpHで最も一般的になり（>95％）、非常にアルカリ性の水（pH>95％）になる。

10.4)優勢な(>50%)フォームは炭酸塩です。重炭酸塩および炭酸塩の形態は非常に可溶性である。したがって、空気平衡化された海水（典型的なpH=8.2–8.5の軽度のアルカリ性）には、1リットルあたり約120mgの重炭酸塩が含まれています。

工業生産

工業用二酸化炭素は、主に六つのプロセスから生産されます：

それは石灰岩やドロマイト上の酸性化された水の作用によっ
メタンがCO2に変換される水素製造プラントの副産物として、化石燃料や木材の燃焼から。
;
ビール、ウイスキーおよび他のアルコール飲料の醸造の砂糖の発酵の副産物として;
石灰（酸化カルシウム、CaO）の作成の石灰岩、Caco3の熱分解から;

化学反応

二酸化炭素は、簡単な化学反応で作成することができます。:

$\mathrm{C + O_2 \longrightarrow CO_2}$ carbon + oxygen → carbon dioxide

Images for kids

Crystal structure of dry ice
Pellets of “dry ice”, a common form of solid carbon dioxide
Carbon dioxide bubbles in a soft drink.
Dry ice used to preserve grapes after harvest.
Use of a CO2 fire extinguisher.
A carbon dioxide laser.
CO2 in Earth’s atmosphere if half of global-warming emissions are not absorbed.(NASA computer simulation).p>
海水に溶解したプテラポッドシェルは、2100年の海洋化学予測に調整されました。/div>

光合成と呼吸の概要。二酸化炭素（右）は、水と一緒に、光合成によって酸素と有機化合物（左）を形成し、水と（CO2）に呼吸することができます。/div>

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co2のレベルの上昇は、アポロ13の宇宙飛行士が救命ボートとして使用していた月モジュールの二酸化炭素スクラバーを供給するためにコマンドモジュー
CO2 concentration meter using a nondispersive infrared sensor