الاتصالات السلكية واللاسلكية وتطبيقاتها ..ومستقبلها

  ثنائي اوكسيد الكربون احد الغازات الدفيئة - والاحتباس الحراري      

 ثنائي أكسيد الكربون هو غاز عديم اللون والرائحة موجود في الغلاف الجوي للأرض و يتكون من ذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين (CO2) و ينتج ثنائي أكسيد الكربون عند حرق الوقود الأحفوري  وينتج أيضًا عن طريق التنفس وتحلل المواد العضوية.

 تستخدم النباتات ثنائي أكسيد الكربون لصنع الطعام أثناء عملية التمثيل الضوئي  و لثاني أكسيد الكربون عدة أدوار مهمة في البيئة حيث يساعد على تنظيم درجة حرارة الأرض، وحبس الحرارة من أشعة الشمس في الغلاف الجوي كما يحافظ تأثير الدفيئة هذا على متوسط ​​درجة حرارة الأرض عند مستوى مناسب للعيش.

 ومع ذلك، فإن الكثير من ثنائي أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يمكن أن يسبب مشاكل و يمكن أن يساهم في الاحتباس الحراري، مما قد يؤدي إلى تغيرات في أنماط الطقس، وارتفاع مستويات سطح البحر، وتأثيرات أخرى.

الصيغة الكيميائية لثنائي اوكسيد الكربون  

ثنائي اكسيد الكربون هو جزيء يتكون من ذرتين من الأكسجين مرتبطة تساهميًا بذرة كربون واحدة و لها الصيغة الكيميائية O = C = O، أو أكثر شيوعًا في الكتابة على أنها CO2.

 ثنائي أكسيد الكربون هو غاز عديم اللون والرائحة وغير قابل للاحتراق موجود في الغلاف الجوي للأرض بتركيز يبلغ حوالي 0.04 في المائة من حيث الحجم. كما تنتجها جميع الحيوانات أثناء التنفس وتستخدمها النباتات في عملية التمثيل الضوئي.

خصائص ثنائي اوكسيد الكربون  

خصائص فيزيائية 

ثنائي أكسيد الكربون هو غاز عديم اللون بكثافة 1.98 كجم / م 3 وهو أكبر 1.67 مرة من الهواء في الضغوط ودرجات الحرارة العادية، يوجد ثنائي أكسيد الكربون كمادة صلبة تسمى الثلج الجاف. 

لا يؤدي تسخين الثلج الجاف إلى ذوبانه، لأنه يتصاعد (يتصاعد) - أي أنه يتحول مباشرة إلى الحالة الغازية عند النقطة الحرجة، التي تقع عند 31 درجة مئوية وضغط 73.8 بار، هي حيث تكون المراحل الثلاث للمادة صلبة سائلة وغازية في حالة توازن فيما يتعلق بثاني أكسيد الكربون.

عندما يتم تطبيق ضغط عالٍ تحت درجة الحرارة الحرجة، يمكن تحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى سائل عديم اللون و لا يمكن الحصول إلا على ثنائي أكسيد الكربون السائل .

خصائص كيميائية 

 يعتبر ثنائي أكسيد الكربون مؤكسدًا ضعيفًا لأنه يتفاعل فقط مع المعادن التي لها قدرة اختزال كبيرة مثل المغنيسيوم، حيث يتكون الكربون والأكسيد المقابل وفق المعادلة التالية  CO2 + 2Mg → C + 2MgO نظرًا لوجود شحنة جزئية موجبة على ذرة الكربون في جزيء ثاني أكسيد الكربون، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون ككاشف ضعيف محب للإلكترون في تفاعلات الكربوكسيل للأنواع الكيميائية المحبة للنواة .

على سبيل المثال يتفاعل ثنائي أكسيد الكربون مع الكربونات الأنيونات (Carbanions) التي توفرها كواشف Grignard ومركبات الليثيوم العضوية لإعطاء الكربوكسيلات: MR + CO2 → RCO2M حيث M هي Li أو MgBr و R

اكتشاف ثنائي اوكسيد الكربون 

تم اكتشاف ثنائي أكسيد الكربون لأول مرة في أوائل القرن التاسع عشر بواسطة الكيميائي الاسكتلندي جوزيف بلاك. وجد أنه عندما تم حرق الكربون، فإنه ينتج غازًا لا يدعم الاحتراق وأطلق على هذا الغاز اسم "الهواء الثابت" و لم يدرك الكيميائي الفرنسي هنري لو شاتيلير حتى عام 1894 أهمية ثنائي أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي.

 غالبًا ما يُنسب اكتشاف ثنائي أكسيد الكربون إلى العالم السويدي كارل فيلهلم شيل وفي عام 1772، وجد سكيل أنه عندما قام بتسخين أكسيد الزئبق، تم إنتاج مادة جديدة أطلق عليها اسم "هواء النار".

 لم يكتشف الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي حتى عام 1774 أن هذا "الهواء" يمكن أن يطفئ النار ويدعم الحياة. أطلق عليه اسم "الهواء المتطور" ونشر النتائج التي توصل إليها في ورقة بعنوان "على الهواء المتطور وتنفسه".

 أهمية ثنائي اوكسيد الكربون 

 التمثيل الضوئي 

التمثيل الضوئي هو العملية التي تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية يمكن استخدامها لتغذية أنشطة الكائنات الحية ويتم تخزين هذه الطاقة الكيميائية على شكل جلوكوز، يتم إنتاجه من ثنائي أكسيد الكربون والماء و تستخدم النباتات عملية التمثيل الضوئي لإنتاج طعامها من الصفر، باستخدام ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون فقط.

الغلاف الجوي

 غازات الدفيئة هو غاز يمتص ويطلق الإشعاع ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية وهذه العملية هي السبب الأساسي لتأثير الدفيئة و غازات الدفيئة الأولية في الغلاف الجوي للأرض هي بخار الماء وثنائي أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز والأوزون.

 تؤثر غازات الدفيئة بشكل كبير على درجة حرارة الأرض و إذا لم تكن غازات الدفيئة موجودة في الغلاف الجوي، فإن متوسط ​​درجة حرارة الأرض سيكون حوالي 33 درجة مئوية أكثر برودة مما هو عليه اليوم.

استخدامات ثنائي اوكسيد الكربون 

 الميدان الغذائي

يشيع استخدام ثنائي أكسيد الكربون كمادة مضافة للغذاء، وكمكون غازي في المشروبات، ولتنظيم الحموضة في صناعة المواد الغذائية، حيث تمت الموافقة على إضافته من قبل الجهات الرسمية في عدة دول في الاتحاد الأوروبي، حيث يحتوي على رقم E E290 وهي أيضًا مادة مضافة للغذاء في الولايات المتحدة، في استراليا ونيوزيلندا.

يتم إنتاج ثنائي أكسيد الكربون في البيرة والنبيذ الفوار بسبب التخمير، ولكن في المشروبات الغازية الأخرى مثل عصير الليمون أو المياه الغازية أو الكولا، يضاف غاز ثنائي أكسيد الكربون بشكل شائع صناعيًا، وأحيانًا يتم إضافة المياه المعدنية التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون. 

عادة ما تضيف يتم نقل ثنائي أكسيد الكربون إلى المشروبات الغازية في منشآت صناعية جيدة التجهيز، ولكن المعدات القادرة على عمليات الكربنة على مستوى المكتب أو المنزل أصبحت متاحة مؤخرًا.

الخميرة تخمر السكريات وبالتالي تطلق ثنائي أكسيد الكربون، لذا فإن الخميرة هي أحد عوامل التكاثر المستخدمة في صنع عجينة الخبز و مسحوق الخبز هو خليط من بيكربونات الصوديوم والملح الحمضي الذي يطلق غاز ثنائي أكسيد الكربون عند تسخينه في الفرن وتم استخدم الثلج ثنائي أكسيد الكربون في صورة جافة وصلبة، يستخدم كمبرد لحصاد العنب، دون استخدام الماء لتجنب التخمير.

 الميدان الصناعي 

 في هذا المجال له استعمالات كثيرة ومختلفة ومنتشرة كالتلحيم والليزر . 

 يستخدم ثنائي أكسيد الكربون في إخماد الحرائق لأن بعض طفايات الحريق، خاصة تلك المستخدمة في الحرائق الكهربائية، تحتوي على ثتائي أكسيد الكربون السائل تحت الضغط في أسطوانات الغاز الخاصة بها و من ناحية أخرى، فإن طفايات الحريق المحتوية على ثاني أكسيد الكربون السائل ليست مناسبة لإخماد الحرائق الكبيرة يحتوي على مواد قابلة للاشتعال لأنها تحجب الأكسجين فقط وليس لها تأثير تبريد و يمكن استخدام ثنائي أكسيد الكربون لإخماد الحرائق الفردية الصغيرة، فضلاً عن الحماية من الحرائق للسفن وغرف المحركات.

وايضا في التبريد والتثليج وفي المجال الطبي .

عواقب ازدياد انبعاث ثنائي اوكسيد الكربون

 ادت مستويات ثنائي أكسيد الكربون المتزايدة  في الغلاف الجوي على مدى مئات السنين القليلة الماضية، بسبب النشاط البشري مثل حرق الوقود الأحفوري إزالة الغابات و تؤدي المستويات المتزايدة من ثنائي أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض.

 تُعرف هذه العملية بالاحترار العالمي، ويُعتقد أنها مسؤولة عن زيادة الظواهر الجوية المتطرفة مثل الفيضانات، الجفاف والأعاصير و يمكن أن يؤدي الاحترار العالمي أيضًا إلى ارتفاع مستويات سطح البحر، مما قد يهدد المجتمعات الساحلية في جميع أنحاء العالم و من الواضح أن ثاني أكسيد الكربون احد المساهمين في تقلب المناخ بفعل ازدياد نسبته في الهواء  .