ZŠ VNB I / 11 - Oxid uhličitý

Lekce Oxid uhličitý

Cíl lekce:

Žáci se seznámí s oxidem uhličitým, jeho vlastnostmi a využitím v běžném životě (výroba perlivé vody, hasicí přístroj atd.).

Zeptejte se Vašich dětí:

Z čeho se skládá vzduch?
Proč je pro člověka vzduch důležitý?
Čím můžeme uhasit oheň?
Jak lidé znečišťují vzduch?
V čem se vyrobený hasicí přístroj podobá realitě a v čem se od ní liší?
Proč zhasla svíčka?
Proč je možné CO₂ přelévat?

Oxid uhličitý

Oxid uhličitý (dříve kysličník uhličitý) je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Při vyšších koncentracích může v ústech mít slabě nakyslou chuť. Při ochlazení pod -80 °C mění plynný oxid uhličitý svoje skupenství přímo na pevné (desublimuje) za vzniku bezbarvé tuhé látky, nazývané suchý led. Je těžší než vzduch. Je tvořený uhlíkem a kyslíkem.

Molekula CO₂
Obrázek: CO2 By GarciaGerry (Own work) [GFDL, CC-BY-SA-3.0 nebo Public domain], via Wikimedia Commons

Oxid uhličitý je běžnou součástí zemské atmosféry, přičemž jeho koncentrace (průměrně 0,038 % v roce 2004) v ovzduší kolísá v závislosti na místních podmínkách, na výšce nad povrchem a relativní vlhkosti vzduchu v ovzduší. V důsledku zejména průmyslových emisí jeho průměrná koncentrace ve vzduchu stále roste. Lokálně velmi vysoká koncentrace je v místech výronu sopečných plynů ze země ve vulkanicky aktivních oblastech a v některých přírodních minerálních vodách. Vzhledem k tomu, že je těžší než vzduch, může se v takových místech hromadit a představovat nebezpečnou past pro zvířata i lidi. Ročně tak vulkanické aktivity dodávají do ovzduší Země přibližně 130 až 230 Tg, což představuje řádově jen 1 až 2% produkce CO2 lidstvem.

Průmyslová emise CO₂
Obrázek blue-co2-dioxide-energy-gases-88068 od byrev [Public Domain], via Pixabay

Oxid uhličitý se podílí na vzniku skleníkového efektu. Celkově má však na skleníkovém efektu nižší podíl než vodní pára, která se na něm podílí z více než 60 %. Nárůst oxidu uhličitého v ovzduší je obecně považován za hlavní příčinu globálního oteplování.

Velké množství oxidu uhličitého z ovzduší poutá mořský fytoplankton, který jej fotosyntézou přeměňuje na vodu, živiny a další produkty. Tato reakce je závislá na optimální teplotě a s jejím růstem nad optimum klesá. Tento nejvýkonnější ekosystém poutající vzdušný oxid uhličitý není dosud příliš narušen.

Skleníkový efekt

Skleníkový efekt je proces, při kterém atmosféra způsobuje ohřívání planety tím, že snadno propouští sluneční záření, ale tepelné záření o větších vlnových délkách zpětně vyzařované z povrchu planety účinně absorbuje a brání tak jeho okamžitému úniku do prostoru. Skleníkový efekt se vyskytuje přirozeně na Zemi téměř od jejího vzniku. Bez výskytu skleníkových plynů by průměrná teplota při povrchu Země byla −18 °C. Skleníkový efekt je nezbytným předpokladem života na Zemi.

Skleníkový efekt
Obrázek Greenhouse Effect (upraveno )od Pfalatau [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia commons

Antropogenní skleníkový efekt je označení pro příspěvek lidské činnosti ke skleníkovému efektu. Je způsoben spalováním fosilních paliv, kácením lesů a globálními změnami krajiny. Antropogenní skleníkový efekt přispívá ke globálnímu oteplování. Přestože většina vědců považuje vliv lidského konání na klima za prokázaný, je předmětem sporu míra tohoto vlivu.

Vodní páry (H2O) způsobují asi 60 % zemského přirozeného skleníkového efektu. Ostatní plyny ovlivňující tento efekt jsou: oxid uhličitý (CO2 - kolem 26 %), methan (CH4), oxid dusný (N2O) a ozón (O3 - asi 8 %). Souhrnně tyto plyny nazýváme skleníkovými plyny.

Toxikologické hledisko

Oxid uhličitý je nedýchatelný a ve vyšších koncentracích může způsobit ztrátu vědomí a smrt. Naruší totiž uhličitanovou rovnováhu v krvi a způsobí tak acidosu. Stejně tak ovšem pokles pod jeho normální koncentraci může způsobit alkalosu.

Na 3 % CO2 v ovzduší člověk nereaguje. Ale již 5 % CO2 v ovzduší způsobuje závratě, nouzi o dech a ospalost. Bezvědomí a smrt způsobuje 8 - 10 % CO2 v ovzduší. Při 20 % CO2 v ovzduší se člověk náhle zhroutí, smrt nastává do 5 - 10 minut. Nebezpečí hrozí např. v silážních či kanalizačních prostorech nebo jeskyních, kde se tento plyn může hromadit.

Využití oxidu uhličitého

chemická surovina pro výrobu (methanolu, polykarbonátů, polyuretanů, jiných organických a anorganických látek atd.)
hnací plyn a ochranná atmosféra pro potravinářské účely
součást perlivých nápojů
náplň sněhových hasicích přístrojů
chladicí médium (suchý led)
v medicíně se přidává (do 5 %) ke kyslíku pro zvýšení efektivity dýchání
hnojivo v akvaristice

Využití oxidu uhličitého
Obrázky fire-extinguisher-red-cartoon-29545 od Nemo [Public domain], via Pixabay; SodaStream Pure od Baruchlanda [Public domain], via Wikimedia Commons

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: