karbondioksid

I gjennomsnitt inneholder luft rundt 430 deler per million (ppm) karbondioksid (2025), og mengden øker. 430 ppm vil si at det er litt over fire karbondioksidmolekyler blant 10 000 molekyler i luften.

Luft består av omtrent 78,08 prosent nitrogen, 20,95 prosent oksygen og 0,94 prosent argon. I prosent utgjør 430 ppm karbondioksid 0,043 prosent av lufta. Selv om det er lite, er virkningen stor fordi karbondioksid er en drivhusgass. Det vil si at den er med på å gjøre klimaet på Jorda varmere.

• Les mer om drivhuseffekten.

Alt flytende og fast vann på jordoverflaten (hydrosfæren) inneholder cirka 50 ganger så mye karbondioksid som det er i luften.

Mange mineraler inneholder betydelige mengder karbondioksid. Flere steder, særlig i nærheten av vulkaner, strømmer karbondioksid ut av revner og sprekker i jorden.

Kjemisk bundet CO₂ finnes i mange naturlig forekommende karbonater, fremfor alt i form av kalkstein.

Karbondioksid er en viktig del av karbonkretsløpet. Karbonkretsløpet er en beskrivelse av hvordan karbon beveger seg mellom levende og døde organismer, samt mellom hav, himmel, jord og mineraler.

Fotosyntesen fører til at karbondioksid i lufta bindes i form av organiske forbindelser.

I alle levende organismer vil celleånding bryte ned karbonholdige forbindelser og det frigjøres karbondioksid til lufta eller havet. Når organismer dør, blir disse oftest brutt ned av mikroorganismer og karbonet frigjøres som karbondioksid. Døde organismer kan også synke ned i mudder og myrer og over millioner av år bli til fossiler eller omdannet til kull, råolje og naturgass.

Man regner med at fotosyntesen bruker opp cirka 60 milliarder tonn CO₂ fra luften per år, og at den samme mengden CO₂ føres tilbake ved åndedretts- og forråtnelsesprosesser.

Det er nesten likevekt mellom mengden karbondioksid som tilføres atmosfæren ved naturlige prosesser og mengden som fratas den. Vannet på jorda (hydrosfæren) avgir årlig rundt 100 milliarder tonn CO₂ til atmosfæren, og omtrent like mye gir atmosfæren tilbake til hydrosfæren. Cirka 100 millioner tonn CO₂ blir årlig tatt opp fra atmosfæren på grunn av forvitringsprosesser som fører til karbonatdannelse, og omtrent den samme mengden strømmer årlig ut fra vulkaner, karbondioksidkilder og annet.

Karbondioksid er ikke brennbar og vil kvele en pågående brann. CO₂ brukes derfor som brannslukningsmiddel, fordi gassen fortrenger oksygenet som brannen trenger for å fortsette.

Karbondioksid løst i vann gjør at vannet sprudlende og gir det en frisk smak. Det blir derfor brukt som tilsetning i brus og kunstig mineralvann. Mesteparten av tilsatt karbondioksid finnes løst i vannet som CO₂-molekyler, bare cirka 0,2 prosent vil bli omdanna til karbonsyre (H₂CO₃).

Som tilsetningsstoff har karbondioksid E-nummer E 290. Gassen brukes i brus, mineralvann og øl og er tillatt i alle matvarer.

Karbondioksid brukes som pakkegass for å øke holdbarhet på en del plastpakkede produkter, se konservering.

Karbondioksid brukes som inert gass ved kjemiske prosesser, i veksthus som tilsetning til luften, i gasslasere med mer.

Spormengder av karbonisotopen C-14 (¹⁴C) vil i atmosfæren foreligge i form av ¹⁴CO₂. Levende organismer tar opp ¹⁴C-holdig karbondioksid så lenge de er i live, men når organismen dør stanses opptaket av ¹⁴C. Da blir ¹⁴C-karbonet langsomt brutt ned og mengden gjenværende ¹⁴C i dødt organisk materiale kan brukes til aldersbestemmelse av karbonholdig materiale. Se C14-datering.

Store mengder karbondioksid blir brukt til fremstilling av soda, urea, blyhvitt, bariumkarbonat med mer.

I flytende tilstand brukes karbondioksid i kuldemaskiner og brannslukkere, og i fast tilstand som tørris.

Karbondioksidgass er 1,5 ganger tyngre enn vanlig luft (høyere massetetthet). Gassen samler seg derfor på bunnen i rom der det utvikles slik gass, for eksempel i grotter og kjellere. I Hundegrotten i Napoli inneholder det nederste gasslaget (50 centimeter over bunnen) omtrent 70 prosent karbondioksid. Hvis man har med seg små dyr som hunder, vil de bli kvalt på grunn av mangel på oksygen. Mennesker som går oppreist, kan derimot puste normalt.

Karbondioksidgass omdannes til superkritisk fluid ved temperatur høyere enn 31,0 °C og trykk større 75,3 atmosfærers trykk (atm). Denne superkritiske fluiden kan brukes til ekstraksjon av kjemiske stoffer fra biologisk materiale, for eksempel koffein fra kaffebønner. Fordelen med å bruke karbondioksid framfor et løsemiddel er at karbondioksid fordamper så snart trykket senkes, og etterlater ikke kjemikalierester annet enn stoffet som er ekstrahert ut.

Karbondioksid er lett løselig i vann. Løsninger av CO₂ i vann er svakt sure. Løseligheten til gasser øker med økende trykk og avtagende temperatur. Ved 15 °C kan 1 liter CO₂ løses i 1 liter vann ved vanlig atmosfæretrykk, mens ved 0 °C kan 1,7 liter CO₂ løses opp.

Når CO₂ ledes inn i kalkvann (se kalsiumhydroksid), dannes bunnfall av kalsiumkarbonat:

\[\ce{CO2 (g) + Ca^2+ (aq) + 2OH^- (aq) -> CaCO3 (s) + H2O (l)}\]

Vi sier at karbondioksid blakker kalkvann, og slik felling kan brukes til påvisning av CO₂.

Ved 20 °C blir CO₂ flytende under et trykk på 56,5 standard atmosfærer (atm). Flytende CO₂ er en fargeløs, lettflytende væske. Ved et ytre trykk på 5,2 atm vil væsken fryse ved −56,6 °C til en islignende masse. Ved vanlig atmosfæretrykk har ikke CO₂ noen væskefase, og fast CO₂ går ved ved –78,5 °C direkte over i gassfase (sublimerer). Karbondioksid kan derfor bare fås i flytende tilstand under overtrykk.

Flytende karbondioksid selges på stålflasker. Åpner man ventilen på en slik flaske, fordamper det flytende karbondioksidet under stort varmeforbruk, temperaturen synker til sublimasjonspunktet –78,5 °C, og det oppstår en snølignende masse som i presset tilstand kalles tørris. Dette skjer når man tømmer et brannslokkingsapparat fylt med CO₂.

Karbondioksidmolekylet er veldig stabilt. Først ved temperaturer over 2000 °C spaltes det i karbonmonoksid (CO) og oksygen (O). Reaksjonsligningen for denne prosessen er

\(\ce{2CO2 (g) -> 2CO(g) + O2(g)}\)

Ved kombinasjon av høyt trykk og høy temperatur har man greid å fremstille kvartslignende stoffer, carbonia, fra karbondioksid.

CO₂ fås også som biprodukt ved kalkbrenning, i fremstilling av ammoniakk og i gjæringsprosesser.