Ugljikov dioksid
Ugljikov dioksid (CO2) je molekulski oksid. Stranica povezuje sastav, kemijske veze i mjerljiva svojstva kako bi bilo jasno zašto se tvar ponaša na određeni način.
Osnovni podaci
Što točno govori formula
Jedna formulna jedinka CO2 sadrži 1 × ugljik (C), 2 × kisik (O). Zbroj relativnih atomskih masa daje molarnu masu približno 44.009 g/mol. Indeksi u formuli označuju broj atoma, a ne naboje ili oksidacijska stanja.
Maseni udjeli elemenata
Sastav se može čitati i po masi. Najveći doprinos u ovoj formulnoj jedinki daje kisik (O, 72.7 %); udjeli ovise i o atomskim masama i o broju atoma u formuli.
| Elementi u formuli | # | % m/m |
|---|---|---|
| ugljik (C) | 1 | 27.3 % |
| kisik (O) | 2 | 72.7 % |
Građa i kemijske veze
CO₂ je linearna molekula O=C=O. Svaka veza C=O je polarna, ali su vezni dipoli suprotno usmjereni i u savršeno linearnoj geometriji poništavaju se. Molekula zato nema trajni dipol iako su veze izrazito polarne.
Pri tumačenju svojstava ne treba odvajati formulu od građe. Isti elementi uz drukčiji raspored mogu dati drugu tvar, a jednak broj atoma sam po sebi ne određuje geometriju, polarnost ni agregatno stanje. Model veza zato povezuje zapis formule s opaženim ponašanjem.
Prikaz građe i svojstava
Kemijsko ponašanje
U vodi se dio otopljenog CO₂ hidratizira u ugljičnu kiselinu; sustav se može sažeti jednadžbom CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃. Daljnje kiselinsko-bazne ravnoteže daju hidrogenkarbonat i karbonat, pa otopljeni CO₂ utječe na pH.
Pri uporabi brojčanih podataka uvijek treba navesti uvjete. Gustoća, topljivost, tlak para i agregatno stanje mogu se mijenjati s temperaturom, tlakom ili sastavom otopine. Kemijska jednadžba prikazuje stehiometriju i zapis smjera, ali sama po sebi ne određuje brzinu ni mehanizam reakcije. Zato tabličnu vrijednost treba čitati zajedno s uvjetima, a jednadžbu s kemijskim modelom koji objašnjava opaženo ponašanje.
Gdje susrećemo tvar
- CO₂ je dio ciklusa ugljika: nastaje disanjem i izgaranjem, a troši se fotosintezom.
- Otopljeni CO₂ daje gaziranim pićima mjehuriće i mijenja kiselinsko-bazne ravnoteže vode.
- Čvrsti CO₂, suhi led, sublimira pri atmosferskom tlaku i koristi se za hlađenje.
Sigurnost i pravilan kontekst
CO₂ pri uobičajenoj atmosferskoj koncentraciji nije klasičan otrov, ali pri visokim koncentracijama istiskuje kisik i može izazvati gubitak svijesti. Suhi led može uzrokovati ozljede hladnoćom i ne smije se zatvarati u nepropusnu posudu.
Važna usporedba
CO₂ i CH₄ mali su plinovi s ugljikom, ali imaju vrlo različite veze i geometriju. CO₂ je linearni oksid s polarnim vezama, a CH₄ tetraedarski nepolarni ugljikovodik.
Srodna tvar: Metan. Usporedba pomaže razlikovati sličnu formulu ili uporabu od stvarne molekulske odnosno ionske građe.