Le dioxyde de carbone
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| Le dioxyde de carbone | |
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Le dioxyde de carbone | |
Autres noms Gaz acide carbonique; anhydride carbonique; glace sèche (solide) | |
| Identificateurs | |
| Numéro CAS | 124-38-9 |
| PubChem | 280 |
| Numéro CE | 204-696-9 |
| Numéro RTECS | FF6400000 |
| images de Jmol-3D | Image 1 |
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SMILES
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InChI
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| Propriétés | |
| Formule moléculaire | CO 2 |
| Masse molaire | 44,0095 (14) g / mol |
| Apparence | gaz incolore |
| Densité | 1600 g / L, solide; 1,98 g / L, le gaz |
| Point de fusion | -57 ° C (216 K) (sous pression) |
| Point d'ébullition | -78 ° C (195 K), ( sublime) |
| Solubilité dans l'eau | 1,45 g / L |
| Acidité (p K a) | 6,35 et 10,33 |
| Viscosité | 0,07 c P à -78 ° C |
| Moment de dipôle | zéro |
| Structure | |
| Forme moléculaire | linéaire |
| Des composés apparentés | |
| Connexe oxydes | monoxyde de carbone ; sous-oxyde de carbone; monoxyde de dicarbon; trioxyde de carbone |
| Page de données supplémentaire | |
| Structure et propriétés | n, ε r, etc. |
| Thermodynamique données | comportement de phase Solide, liquide, gaz |
| Les données spectrales | UV, IR, RMN , MS |
| Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa) | |
| Références d'Infobox | |
Le dioxyde de carbone ( formule chimique : CO 2) est un composé chimique constitué de deux oxygène atomes lié de façon covalente à un seul carbone atomique. Il se agit d'un gaz à température et pression normales et existe dans l'atmosphère terrestre dans cet état. Il est actuellement à une concentration moyenne mondiale d'environ 383 ppm par le volume dans l'atmosphère de la terre, bien que cela varie à la fois selon le lieu et l'heure. Le dioxyde de carbone est un important gaz à effet de serre parce qu'il transmet la lumière visible mais absorbe fortement dans la infrarouge.
Le dioxyde de carbone est produit par tous les animaux, les plantes, les champignons et les micro-organismes pendant respiration et est utilisé par les plantes lors de la photosynthèse . Il se agit de faire des sucres qui peuvent être consommés soit à nouveau dans la respiration ou utilisés comme matière première pour la croissance des plantes. Il est, par conséquent, une composante majeure de la cycle du carbone. Le dioxyde de carbone est généré comme sous-produit de la combustion de combustibles fossiles ou de matières végétales, parmi d'autres procédés chimiques. inorganique est le dioxyde de carbone en sortie volcans et autres les processus géothermiques tels que sources chaudes.
Le dioxyde de carbone n'a pas d'état liquide à des pressions inférieures à 5,1 atm, mais est un solide à des températures inférieures à -78 ° C. A l'état solide, le dioxyde de carbone est communément appelé glace sèche .
Le CO 2 est un oxyde acide: une solution aqueuse devient décisif du bleu au rose.
Propriétés chimiques et physiques
Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore. Lorsqu'il est inhalé à des concentrations beaucoup plus élevées que les niveaux atmosphériques habituels, il peut produire un goût amer dans la bouche et une sensation de brûlure dans le nez et la gorge. Ces effets résultent de la dissolution du gaz dans le muqueuses et salive, formant une solution faible de l'acide carbonique. Cette sensation peut également se produire lors d'une tentative d'étouffer un rot après avoir bu une boisson gazeuse. Les montants ci-dessus 5 000 ppm sont considérées comme très malsain, et ceux-dessus d'environ 50 000 ppm (égale à 5% en volume) sont considérés comme dangereux pour la vie animale.
À température et pression standard, la densité de dioxyde de carbone est d'environ 1,98 kg / m³, soit environ 1,5 fois celle de l'air . La molécule de dioxyde de carbone (O = C = O) contient deux doubles liaisons et a une forme linéaire. Il n'a pas électrique dipôle, et comme il est pleinement oxydé, il est modérément réactif et est ininflammable, mais supporte la combustion des métaux tels que le magnésium .
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A -78,51 ° C ou -109,3 ° F, le dioxyde de carbone passe directement d'une phase solide à une phase gazeuse par sublimation, ou à partir gazeux à solide à travers dépôt. Dioxyde de carbone solide est normalement appelé « glace sèche », un marque générique. Il a été observé pour la première en 1825 par le chimiste français Charles Thilorier. La glace sèche est couramment utilisé comme agent de refroidissement, et il est relativement peu coûteux. Une propriété commode à cet effet est que se sublime de dioxyde de carbone solides directement dans la phase gazeuse ne laissant aucun liquide. Il peut souvent être trouvées dans les épiceries et les laboratoires, et il est également utilisé dans l'industrie du transport maritime. Le plus grand usage non-refroidissement de la glace sèche est décapage.
Liquide forme de dioxyde de carbone à seulement des pressions supérieures à 5,1 atm; la triple point de dioxyde de carbone est d'environ 518 kPa à -56,6 ° C (voir diagramme de phase, ci-dessus). Le point critique est 7,38 MPa à 31,1 ° C.
Une autre forme de dioxyde de carbone solide, un est possible verre amorphe forme, mais pas à la pression atmosphérique. Cette forme de verre, appelé Carbonia, a été produit par surfusion CO 2 chauffée à une pression extrême (40-48 Ou GPa environ 400 000 atmosphères) dans un enclume diamant. Cette découverte confirme la théorie que le dioxyde de carbone pourrait exister dans un état de verre semblable à d'autres membres de sa famille élémentaire, comme le silicium ( en verre de silice ) et le germanium . Contrairement silice et Germanie verres, cependant, le verre de Carbonia ne est pas stable à des pressions normales et revient à gaz lorsque la pression est relâchée.
Histoire de la compréhension humaine
Le dioxyde de carbone a été un des premiers gaz d'être décrit comme une substance distincte de l'air. Au XVIIe siècle, le Chimiste flamand Jean-Baptiste Van Helmont observé que quand il a brûlé charbon de bois dans un récipient fermé, la masse de la cendre résultant était bien inférieure à celle du charbon actif d'origine. Son interprétation est que le reste du charbon avait été transmué en une substance invisible qu'il a appelé un «gaz» ou «esprit sauvage" (spiritus sylvestre).
Les propriétés du dioxyde de carbone ont été étudiés de manière plus approfondie dans les années 1750 par le médecin écossais Joseph Black. Il a constaté que calcaire ( carbonate de calcium ) peut être chauffée ou traitée avec des acides pour donner un gaz qu'il appelle «air fixe». Il a observé que l'air fixe était plus dense que l'air et ne supportaient ni flamme ou la vie animale. Il a également constaté que lorsque barbotage à travers une solution aqueuse de chaux ( l'hydroxyde de calcium), il serait précipiter le carbonate de calcium. Il a utilisé pour illustrer ce phénomène que le dioxyde de carbone est produit par la respiration des animaux et la fermentation microbienne. En 1772, chimiste anglais Joseph Priestley a publié un document intitulé Imprégnation eau avec l'air fixe dans lequel il décrit un processus de gouttes d'acide sulfurique (ou huile de vitriol que Priestley savait) sur la craie pour produire du dioxyde de carbone, et en forçant le gaz à dissoudre en agitant un bol de l'eau en contact avec le gaz.
Le dioxyde de carbone a été liquéfié (à des pressions élevées) en 1823 par Humphry Davy et Michael Faraday . La première description de dioxyde de carbone solide a été donnée par Charles Thilorier, qui en 1834 a ouvert un récipient sous pression de dioxyde de carbone liquide, seulement pour trouver que le refroidissement produite par l'évaporation rapide du liquide a donné une «neige» de CO 2 solide.
Isolement
Le dioxyde de carbone peut être obtenu à partir de l'air distillation . Toutefois, on obtient de très faibles quantités de CO 2. Une grande variété de réactions chimiques donné dioxyde de carbone, telle que la réaction entre la plupart des acides et de la plupart des carbonates de métaux. Par exemple, la réaction entre l'acide sulfurique et du carbonate de calcium (calcaire ou la craie) est représentée ci-dessous:
- H 2 SO 4 + CaCO 3 → CaSO 4 + H 2 CO 3
Le H 2 CO 3 se décompose ensuite à l'eau et de CO 2. De telles réactions se accompagnent de la formation de mousse ou des bulles, ou les deux. Dans l'industrie, ces réactions sont répandus parce qu'ils peuvent être utilisés pour neutraliser les acides courants de déchets.
La production de la chaux vive (CaO) un produit chimique qui a une large utilisation, de calcaire par chauffage à environ 850 ° C produit aussi CO 2:
- CaCO 3 → CaO + CO 2
Le la combustion de tout le carbone de combustibles, tels que le méthane ( gaz naturel ), distillats de pétrole ( essence, diesel, le kérosène, le propane ), mais également du charbon et le bois, produiront du dioxyde de carbone et, dans la plupart des cas, de l'eau. A titre d'exemple la réaction chimique entre le méthane et l'oxygène est donnée ci-dessous.
- CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
Fer à repasser est réduit à partir de ses oxydes avec coke dans un haut-fourneau, la production fonte et dioxyde de carbone:
- 2 Fe 2 O 3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO 2
Levure métabolise le sucre pour produire du dioxyde de carbone et d' éthanol , aussi connu comme l'alcool, dans la production de vins, bières et autres spiritueux:
- C 6 H 12 O 6 → CO 2 + 2 2 C 2 H 5 OH
Tous organismes aérobies produisent du CO 2 quand ils se oxydent les glucides , les acides gras et les protéines dans les mitochondries des cellules. Le grand nombre de réactions impliquées sont extrêmement complexes et ne décrit facilement. Faire référence à ( respiration cellulaire, respiration anaérobie et la photosynthèse ). Photoautotrophes (centrales, cyanobactéries) utiliser un autre modus operandi: Les plantes absorbent le CO 2 de l'air, et, avec de l'eau, réagissent pour former des glucides:
- n CO 2 + n H 2 O → (CH 2 O) n + 2 n O
Le dioxyde de carbone est soluble dans l'eau, dans laquelle il interconvertit spontanément entre le CO 2 et H 2 CO 3 ( l'acide carbonique). Les concentrations relatives de CO 2, H 2 CO 3, et la forme déprotonée HCO -
3 ( bicarbonate) et CO 2
3 ( carbonate ) dépendent de la pH. Dans l'eau neutre ou légèrement alcalin (pH> 6,5), les prédomine forme de bicarbonate (> 50%) de devenir le plus fréquent (> 95%) au pH de l'eau de mer, tandis que dans l'eau très alcalin (pH> 10,4) prédominant (> 50%) sous forme est le carbonate. Les formes de bicarbonate et de carbonate sont très solubles, tels que l'eau de l'océan air équilibrée (pH légèrement alcalin avec typique = 8.2 à 8.5) contient environ 120 mg de bicarbonate par litre.
La production industrielle
Le dioxyde de carbone est fabriqué principalement de six processus:
- Comme un sous-produit de l'ammoniac et d'hydrogène plantes, où le méthane est converti en CO 2;
- De la combustion de bois et de combustibles fossiles ;
- En tant que sous-produit de fermentation de sucre dans le brassage de la bière , le whisky et d'autres alcooliques boissons ;
- De la décomposition thermique de pierre à chaux, du CaCO 3, pour la fabrication de chaux, CaO;
- En tant que sous-produit de fabrication de phosphate de sodium;
- Directement à partir de dioxyde de carbone naturel ressorts, où il est produit par l'action de l'eau acidifiée à calcaire ou dolomite.
Utilisations
Le dioxyde de carbone est utilisé par l'industrie alimentaire, l'industrie pétrolière et l'industrie chimique. Il est utilisé dans de nombreux produits de consommation nécessitant un gaz sous pression, car il est peu coûteux et non inflammable, et parce qu'il subit une transition de phase de gaz à liquide à la température ambiante sous une pression d'environ 60 réalisable bar (870 psi, 59 atm), ce qui permet beaucoup plus de dioxyde de carbone pour se adapter dans un conteneur donné que le contraire serait. Les gilets de sauvetage contiennent souvent des boîtes de dioxyde de carbone sous pression de l'inflation rapide. capsules en aluminium sont également vendus comme des fournitures de gaz comprimé pour carabines à air comprimé, marqueurs de paintball, pour gonfler les pneus de vélo, et pour faire Seltz. Vaporisation rapide de dioxyde de carbone liquide est utilisé pour le sautage dans les mines de charbon. De fortes concentrations de dioxyde de carbone peuvent également être utilisés pour tuer les parasites, tels que la Mite commune.
Le dioxyde de carbone est utilisé pour produire gazeuses boissons gazeuses et eau gazeuse. Traditionnellement, la carbonatation de la bière et du vin mousseux vient par fermentation naturelle, mais certains fabricants carbonate ces boissons artificiellement. Un bonbon appelé Pop Rocks est mis sous pression avec du gaz de dioxyde de carbone à environ 40 bars (600 psi). Lorsqu'il est placé dans la bouche, il se dissout (tout comme d'autres bonbons durs) et libère des bulles de gaz avec un pop audible.
Agents levants produisent du dioxyde de carbone pour provoquer lever la pâte. La levure de boulanger produit du dioxyde de carbone par fermentation de sucres à l'intérieur de la pâte, tout en levures chimiques chimiques tels que poudre à pâte et bicarbonate de soude de dioxyde de carbone de presse lorsque chauffés ou exposés à des acides .
Le dioxyde de carbone est le gaz le plus couramment utilisé comprimé pour les systèmes pneumatiques et des outils de pression portables robots de combat.
Le dioxyde de carbone éteint les flammes, et certains extincteurs, en particulier ceux conçus pour les feux électriques, contiennent du dioxyde de carbone liquide sous pression. Le dioxyde de carbone trouve également une utilisation comme une atmosphère de soudage , bien que dans l'arc de soudage, il réagit à oxyder la plupart des métaux. Utilisation dans l'industrie automobile est commun en dépit des preuves significatives que soudures réalisées dans le dioxyde de carbone sont brittler que ceux réalisés dans des atmosphères inertes, et que ces joints de soudure se dégradent au fil du temps en raison de la formation d'acide carbonique. Il est utilisé en tant que gaz de soudage, principalement parce qu'il est beaucoup moins cher que des gaz inertes tels que l' argon ou l'hélium .
Le dioxyde de carbone liquide est un bon solvant pour beaucoup lipophiles composés organiques , et est utilisé pour retirer la caféine du café . Tout d'abord, les grains de café verts sont trempés dans l'eau. Les fèves sont placés dans le haut d'une colonne de soixante-dix pieds (21 mètres) de haut. Le fluide de dioxyde de carbone à environ 93 ° C entre par le bas de la colonne. La caféine diffuse hors des grains et dans le dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone a commencé à attirer l'attention de la solvants industries pharmaceutiques et autre traitement chimique comme une alternative moins toxique pour les plus traditionnels tels que organochlorés. Il est utilisé par certains nettoyeurs à sec pour cette raison. (Voir la chimie verte.)
Les plantes ont besoin de dioxyde de carbone pour effectuer la photosynthèse , et les serres peuvent enrichir leurs atmosphères avec du CO 2 supplémentaires pour stimuler la croissance de la plante, depuis sa concentration en basse atmosphère actuelle est juste au-dessus de la "suffocation" niveau pour plantes vertes. Une photosynthèse Connexes chute de la concentration de dioxyde de carbone dans un compartiment de serre peut tuer les plantes vertes. A des concentrations élevées, le dioxyde de carbone est toxique pour la vie animale, augmentant ainsi la concentration de 10 000 ppm (1%) pendant plusieurs heures peut éliminer les organismes nuisibles tels que aleurodes et tétranyques dans une serre.
Il a été proposé que le dioxyde de carbone provenant de la production d'énergie est mis à barboter dans des étangs à cultiver des algues qui pourraient ensuite être converti en biodiesel carburant. En médecine, jusqu'à 5% de dioxyde de carbone pur est ajouté à l'oxygène pour la stimulation de la respiration après apnée et à stabiliser l'équilibre O 2 / CO 2 dans le sang.
Un type courant de gaz industriel laser est le laser à dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone peut également être combiné avec l'oxyde de limonène pelures d'orange ou autres des époxydes pour créer des polymères et des plastiques.
Le dioxyde de carbone est utilisé dans la récupération assistée du pétrole où il est injecté dans ou adjacent à la production de puits de pétrole, habituellement sous des conditions supercritiques. Il se agit à la fois comme un agent sous pression et, lorsqu'il est dissous dans la clandestinité pétrole brut , réduit considérablement sa viscosité, permettant à l'huile de se écouler plus rapidement à travers la terre à l'élimination ainsi. Dans les champs pétroliers matures, de vastes réseaux de tuyauterie sont utilisés pour transporter le dioxyde de carbone pour les points d'injection.
Dans l'industrie chimique, le dioxyde de carbone est utilisé pour la production d' urée , les carbonates et bicarbonates, et le salicylate de sodium.
Le liquide et le dioxyde de carbone solide sont importants réfrigérants, en particulier dans l'industrie alimentaire, où ils sont employés pendant le transport et le stockage de crème glacée et d'autres aliments congelés. Dioxyde de carbone solide est appelée «glace sèche» et est utilisé pour les petites expéditions où l'équipement de réfrigération ne est pas pratique.
Le dioxyde de carbone liquide (industrie nomenclature R744 / R-744) a été utilisé comme réfrigérant avant la découverte de R-12 et est susceptible de profiter d'une renaissance en raison de préoccupations environnementales. Ses propriétés physiques sont très favorables pour le refroidissement, la réfrigération et le chauffage, ayant une capacité de refroidissement volumétrique élevé. En raison de son fonctionnement à des pressions allant jusqu'à 130 bars, CO 2 systèmes nécessitent des composants très résistants qui ont déjà été mis au point pour la production en série dans de nombreux secteurs. Dans la climatisation automobile, dans plus de 90% de toutes les conditions de conduite, R744 fonctionne plus efficacement que les systèmes utilisant R-134a. Ses avantages environnementaux ( GWP de 1, non la couche d'ozone, non-toxique, non inflammable) pourrait rendre l'avenir fluide de travail pour remplacer les HFC dans les voitures actuelles, supermarchés, chaudes pompes à chaleur de l'eau, entre autres. Certaines applications: Coca-Cola a dépêché CO 2 à base de refroidisseurs de boissons et de la L'armée américaine se intéresse à CO 2 de réfrigération et de chauffage.
À la fin de 2007, on prévoit que le secteur automobile mondial pour décider de la prochaine génération de réfrigérant dans la climatisation automobile. CO 2 est une option discutée. (Voir La guerre Cool)
Dans l'atmosphère de la Terre
Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère de la terre est considérée comme un gaz de trace qui se déroulent actuellement à une concentration moyenne d'environ 385 parties par million en volume ou 582 parties par million en masse. La masse de l' atmosphère terrestre est de 5,14 × 10 18 kg, de sorte que la masse totale de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est de 3,0 × 10 15 kg (3,000 gigatonnes). Sa concentration varie selon les saisons (voir graphique à droite) et aussi considérablement sur une base régionale: dans les zones urbaines, il est généralement plus élevé et à l'intérieur, il peut atteindre 10 fois la concentration de fond atmosphérique.
Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre ; voir l'effet de serre pour plus.
En raison d'activités humaines telles que la combustion de combustibles fossiles et la déforestation, la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère a augmenté d'environ 35% depuis le début de l' ère de l'industrialisation . En 1999, 2244804000 tonnes de CO 2 ont été produites aux Etats-Unis en raison de la production d'énergie électrique. Ce est un taux de 0,6083 kg (1,341 livres) par kWh de sortie.
Il ya cinq 100.000.000 années dioxyde de carbone était 20 fois plus élevée qu'aujourd'hui, diminuant à 4-5 fois au cours de la Jurassic période, puis maintenu un lent déclin jusqu'à ce que la révolution industrielle , avec une réduction particulièrement rapide survenant il ya 49 millions d'années.
Jusqu'à 40% des gaz émis par certains volcans pendant subaérien éruptions volcaniques est le dioxyde de carbone. Selon les meilleures estimations, les volcans libèrent environ 130 à 230.000.000 tonnes (145 à 255.000.000 tonnes) de CO 2 dans l'atmosphère chaque année. Le dioxyde de carbone est également produite par des sources chaudes telles que celles sur le site Bossoleto près de Rapolano Terme en Toscane, Italie. Ici, dans une dépression en forme de bol d'environ 100 m de diamètre, les concentrations locales de CO 2 montée à plus de 75% du jour au lendemain, suffisante pour tuer les insectes et les petits animaux, mais chaleureux rapidement lorsque ensoleillée et se dispersent par convection pendant la journée concentrations localement élevées de CO 2, produite par la perturbation de l'eau profonde du lac saturé de CO 2 on pense qu'ils ont causé 37 morts au Lac Monoun, Cameroun en 1984 et 1700 blessés au lac Nyos au Cameroun en 1986. Toutefois, les émissions de CO 2 par les activités humaines sont actuellement plus de 130 fois supérieure à la quantité émise par les volcans, se élevant à environ 27 milliards de tonnes par an (30 milliard de tonnes).
Dans les océans
Il est environ 50 fois plus de carbone dissous dans les océans sous forme de CO 2 et de CO 2 des produits d'hydratation comme il en existe dans l'atmosphère. Les océans agissent comme un énorme puits de carbone, ayant "absorbé environ un tiers de toutes les émissions humaines de CO 2 généré à ce jour." En général, la solubilité des gaz diminue à mesure que la température de l'eau augmente. En conséquence dioxyde de carbone est libéré de l'eau de mer dans l'atmosphère que les températures de l'océan augmentent.
Rôle biologique
Le dioxyde de carbone est un produit final dans les organismes qui obtiennent l'énergie de décomposition des sucres, des graisses et des acides aminés avec l'oxygène dans le cadre de leur métabolisme, dans un processus connu sous le nom respiration cellulaire. Cela comprend toutes les plantes, les animaux, de nombreux champignons et certaines bactéries. Chez les animaux supérieurs, le dioxyde de carbone circule dans le sang à partir des tissus du corps dans les poumons où il est exhalé. Dans les installations qui utilisent la photosynthèse, le dioxyde de carbone est absorbé à partir de l'atmosphère.
Rôle dans la photosynthèse
Les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l'atmosphère par la photosynthèse, aussi appelé l'assimilation du carbone, qui utilise l'énergie lumineuse pour produire des matières végétales organiques en combinant du dioxyde de carbone et eau. L'oxygène libre est libéré sous forme de gaz provenant de la décomposition des molécules d'eau, tandis que l'hydrogène est séparé en ses protons et d'électrons et utilisé pour produire de l'énergie chimique par photophosphorylation. Cette énergie est requise pour la fixation du dioxyde de carbone dans le Cycle de Calvin pour former des sucres. Ces sucres peuvent ensuite être utilisés pour la croissance à l'intérieur de la plante par la respiration.
Même lorsque ventilé, dioxyde de carbone doit être introduite dans les serres de maintenir la croissance des plantes, comme la concentration de dioxyde de carbone peut tomber pendant la journée à aussi peu que 200 ppm (une limite de C3 fixation du carbone photosynthèse). Les plantes peuvent potentiellement atteindre jusqu'à 50 pour cent plus rapide à des concentrations de 1000 ppm de CO 2 par rapport aux conditions ambiantes.
Plantes émettent également CO 2 lors de la respiration, de sorte que ce ne est que pendant les phases de croissance que les plantes sont absorbeurs nets. Par exemple, une forêt en croissance va absorber beaucoup de tonnes de CO 2 chaque année, mais une forêt mature produira autant de CO 2 provenant de la respiration et de la décomposition des spécimens morts (par exemple, les branches tombées) utilisé dans biosynthèse chez les plantes en croissance. Indépendamment de cela, les forêts matures sont toujours valables puits de carbone, en aidant à maintenir l'équilibre dans l'atmosphère de la Terre. En outre, et ce est essentiel à la vie sur terre, la photosynthèse du phytoplancton absorbe le CO 2 dissous dans l'océan supérieur et favorise ainsi l'absorption de CO 2 de l'atmosphère.
Toxicité
la teneur en dioxyde de carbone dans l'air frais varie entre 0,03% (300 ppm) et 0,06% (600 ppm), en fonction de l'emplacement (voir la carte graphique de CO 2 en temps réel).
L'air expiré d'une personne est d'environ 4,5% de dioxyde de carbone en volume.
Il est dangereux en cas d'inhalation dans des concentrations élevées (supérieures à 5% en volume, ou 50 000 ppm). La valeur limite de courant de seuil (TLV) ou le niveau maximal qui est considéré comme sûr pour les adultes en bonne santé pour une journée de travail de huit heures est de 0,5% (5000 ppm). Le niveau de sécurité maximal pour les nourrissons, les enfants, les personnes âgées et les personnes avec des problèmes de santé cardio-pulmonaire est significativement moins.
Ces chiffres sont valables pour le dioxyde de carbone pur. Dans les espaces intérieurs occupés par des personnes de la concentration de dioxyde de carbone atteindra des niveaux plus élevés que dans l'air extérieur pur. Des concentrations supérieures à 1000 ppm provoquent une gêne dans plus de 20% des occupants, et l'inconfort augmentera avec l'augmentation de la concentration de CO 2. La gêne est causée par divers gaz issus de la respiration et de la transpiration humaine, et non par CO 2 lui-même. À 2000 ppm, la majorité des occupants se sentiront un degré significatif d'inconfort, et beaucoup développera des nausées et des maux de tête. La concentration de CO 2 entre 300 et 2500 ppm est utilisée comme un indicateur de la qualité de l'air intérieur.
La toxicité aiguë de dioxyde de carbone est parfois appelé par les noms donnés aux mineurs par: blackdamp (également appelé starter humide ou Stythe). Les mineurs seraient tenter de se alerter à des niveaux dangereux de dioxyde de carbone dans un puits de mine en apportant un canari en cage avec eux comme ils ont travaillé. Le canari inévitablement mourir avant CO 2 atteint des niveaux toxiques pour les gens. Le dioxyde de carbone a causé une grande perte de vie au lac Nyos au Cameroun en 1986, quand une remontée de CO 2 -laden eau du lac rapidement recouvert une grande zone peuplée environnante .. Le dioxyde de carbone plus lourd forcés de quitter l'oxygène de survie près de la surface, tuant près de deux mille personnes.
Les niveaux de dioxyde de carbone (ppm CDPL) sont un substitut pour mesurer les polluants intérieurs qui peuvent causer des occupants de croître somnolence, des maux de tête, ou de la fonction à des niveaux d'activité inférieurs. Pour éliminer la majeure Plaintes de qualité de l'air intérieur, CDPL totale intérieure doivent être réduits à 600 ci-dessous. NIOSH considère que les concentrations de l'air intérieur qui dépassent 1000 sont un marqueur suggérant une ventilation inadéquate. ASHRAE recommande qu'ils ne dépassent pas 1000 dans un espace. OSHA limite concentrations dans le milieu de travail pour 5000 pour des périodes prolongées. L'Institut national américain pour la sécurité et la santé au travail limite de brèves expositions (jusqu'à dix minutes) à 30 000 et considère CDPL dépassant 40 000 comme " danger immédiat pour la vie et la santé. "Les gens qui respirent 50000 pour plus d'une demi-heure de show signes de aiguë hypercapnie, tout en respirant 70 000 - 100 000 peut produire une perte de conscience en seulement quelques minutes. En conséquence, le dioxyde de carbone, soit sous forme de gaz ou de la glace sèche, doivent être manipulés seulement dans des zones bien ventilées.
La physiologie humaine
CO 2 est transporté dans le sang de trois manières différentes. (Les pourcentages exacts varient selon qu'il se agisse de sang artériel ou veineux).
- La majeure partie (environ 70% - 80%) est converti en ions bicarbonates HCO 3 - par l'enzyme anhydrase carbonique dans les cellules rouges du sang, par réaction de CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -.
- 5% - 10% est dissous dans le plasma
- 5% - 10% est lié à comme l'hémoglobine composés carbamino
Le CO 2 lié à l'hémoglobine ne se lie pas au même site que l'oxygène. Au lieu de cela, il se combine avec les groupes N-terminaux sur les quatre chaînes de globine. Toutefois, en raison de des effets allostériques sur la molécule d'hémoglobine, la fixation de CO 2 diminue la quantité d'oxygène qui est lié à une pression partielle donnée d'oxygène.
L'hémoglobine, la principale molécule de transport de l'oxygène dans les globules rouges, peuvent transporter l'oxygène et le dioxyde de carbone, bien que de façon très différente. La diminution de la fixation de dioxyde de carbone dans le sang en raison de l'augmentation des niveaux d'oxygène est connu comme le Haldane effet et il est important dans le transport de dioxyde de carbone des tissus vers les poumons. A l'inverse, une augmentation de la pression partielle de CO 2 ou un pH inférieur provoqueront le déchargement de l'oxygène de l'hémoglobine. Ceci est connu comme la Effet Bohr.
Le dioxyde de carbone peut être l'un des médiateurs de locaux autorégulation de l'approvisionnement en sang. Si ses niveaux sont élevés, le capillaires se dilatent pour permettre un écoulement de sang supérieure à celle du tissu.
Ions bicarbonates sont essentielles pour réglementer le pH du sang. Le taux de respiration d'une personne influence le niveau de CO 2 dans le sang. Respirer ce est trop lente ou peu profonde peut causer acidose respiratoire, tout en respirant qui est trop rapide peut conduire à hyperventilation, ce qui peut causer alcalose respiratoire.
Bien que le corps a besoin d'oxygène pour le métabolisme, de faibles niveaux d'oxygène ne stimulent pas la respiration. Plutôt, la respiration est stimulée par les niveaux de dioxyde de carbone plus élevés. En conséquence, respirer de l'air à basse pression ou un mélange de gaz sans oxygène à tous (comme l'azote pur) peut conduire à une perte de conscience. Cela est particulièrement périlleux pour haute altitude pilotes de chasse. Ce est aussi pourquoi les agents de bord instruisent passagers, en cas de perte de pression dans la cabine, à appliquer le masque à oxygène avant de se aider les autres - sinon on risque de perte de connaissance sans être conscient du péril imminent.
Selon une étude réalisée par le Département de l'Agriculture des États-Unis, la respiration d'une personne moyenne génère environ 450 litres (environ 900 grammes) de dioxyde de carbone par jour.
