شناخت بیشتر دی اکسیدکربن
کربن دی‌اکسید، یا گازکربنیک، که با فرمول شیمیایی CO۲ شناخته می‌شود، از ترکیب کربن و اکسیژن ایجاد می‌شود. این گاز در نتیجه سوختن زغال و مواد آلی در حضور اکسیژن، تخمیر مایعات و نیز تنفس حیوانات و گیاهان تولید می‌شود. به زبان ساده، وقتی که کربن می‌سوزد، دی اکسید کربن به وجود می‌آید. ساختار آن شامل دو پیوند دوگانه O=C=O است و ۴ پیوند کووالانسی دارد و دو قلمرو الکترونی.
خواص دی‌اکسید کربن
این گاز بی‌رنگ و بی‌بو است و طعمی کمی ترش دارد. وزن مخصوص آن ۱/۵۲ است. چون دی اکسید کربن سنگین‌تر از هواست، همیشه در قسمت پایین فضايی که وجود دارد، پخش می‌شود.
این گاز ۰۳۰٪ از هوا را تشکیل می‌دهد و گیاهان از آن در فرایند فتوسنتز برای ساخت کربوهیدرات‌ها استفاده می‌کنند و در عوض اکسیژن تولید می‌کنند. CO۲ موجود در جو زمین به عنوان یک سپر حرارتی عمل می‌کند و با خاصیت گلخانه‌ای خود، از سرد شدن زمین جلوگیری می‌کند.
با این حال، تجمع زیاد دی اکسید کربن در جو زمین که ناشی از سوختن سوخت‌های فسیلی است، به عنوان یک آلاینده شناخته می‌شود.
گازهای گلخانه‌ای، از جمله کربن دی‌اکسید، باعث می‌شوند که اشعه‌های خورشید با طول موج پایین از ابرها عبور کنند و بعد از برخورد به سطح زمین، بازتاب می‌شوند و طول موج آن افزایش می‌یابد و به فراتر از فرابنفش تغییر می‌کند.
این پرتوهای فروسرخ، خطرناک نیستند و پس از برخورد به گازهای گلخانه‌ای، به زمین بازمی‌گردند و نمی‌توانند از آن عبور کنند و موجب گرم شدن جو می‌شوند.
اگر یک فرد دی اکسید کربن نفس بکشد، ابتدا احساس تنگی نفس می‌کند و در صورت ادامه این وضعیت، ممکن است دچار خفگی شود. در واقع، دی اکسید کربن باعث خاموش شدن شعله آتش می‌شود، به همین دلیل در کپسول‌های آتش‌نشانی از آن استفاده می‌شود.
این گاز بی‌رنگ است و تنفس آن در غلظت‌های بالا منجر به ایجاد طعم ترش در دهان و احساس سوزش در بینی و گلو می‌شود (این وضعیت می‌تواند خطرناک باشد و احتمال خفگی را افزایش دهد). این اثر به دلیل حل شدن CO2 در بزاق دهان و تولید اسید کربنیک، یک ترکیب شیمیایی ضعیف است.
مولکول دی‌اکسید کربن به شکل خطی بوده و دارای دو پیوند دوگانه بین کربن و دو اتم اکسیژن است. این ماده غیر قطبی است و در دمای زیر 78- درجه سانتی‌گراد متراکم می‌شود و پودری سفید رنگ به نام یخ خشک ایجاد می‌کند.
دی اکسید کربن مایع تنها تحت فشار خاصی تولید می‌شود. این گاز به مقدار کمی در آب حل می‌شود و باعث تولید یک اسید ضعیف به نام اسید کربنیک می‌شود که به جزئی به بی‌کربنات و کربنات تجزیه می‌گردد.
کاربردهای ویژه گاز دی اکسید کربن
CO2 به شکل مایع و جامد در صنایع غذایی به عنوان عامل سرما استفاده می‌شود. برای مثال، در حمل و نقل بستنی و سایر مواد غذایی منجمد، از یخ خشک برای ایجاد سرما استفاده می‌کنند. یکی از کاربردهای مهم این گاز در تولید نوشابه‌های گازدار است. بیکینگ پودر و جوش شیرین در هنگام پخت نان یا کیک گاز CO2 تولید می‌کنند که باعث پف کردن و متخلخل شدن نان می‌شود. همچنین به دلیل توانایی خاموش کردن آتش و غیر قابل اشتعال بودن، در کپسول‌های آتش نشانی به عنوان یک آتش‌خاموش‌کن ارزان و سریع از CO2 مایع فشرده استفاده می‌شود.
علاوه بر این، برای کاهش واکنش‌پذیری گاز استیلن در حمل و نقل، از CO2 در کپسول‌های جوشکاری به عنوان گاز بی‌اثر استفاده می‌شود، زیرا هزینه آن نسبت به سایر گازهای بی‌اثر مانند هلیوم و آرگون کمتر است. دی اکسید کربن یک حلال خوب برای بسیاری از ترکیبات است، بنابراین در صنایع داروسازی توجه ویژه‌ای به آن می‌شود تا به عنوان جایگزینی کمتر سمی برای حلال‌های آلی کلر‌دار کاربرد داشته باشد. در تئاترها نیز از یخ خشک برای تولید مه و دود استفاده می‌گردد. وقتی که یخ خشک به آب افزوده می‌شود، بخاری با CO2 و رطوبت ایجاد می‌شود که مانند مه به نظر می‌رسد. لیزرهای CO2 هم جزء لیزرهای مهم صنعتی به حساب می‌آیند.
دی اکسید کربن در گلخانه
سال‌های“`html
تحقیقات نشان داده‌اند که غنی‌سازی دی‌اکسید کربن در گلخانه‌ها می‌تواند به افزایش رشد و تولید گیاهان کمک کند. دی‌اکسید کربن یکی از اجزای حیاتی در فرآیند فتوسنتز است.
همانطور که قبلاً گفته شد، فتوسنتز یک پروسه شیمیایی است که در آن گیاهان با استفاده از انرژی نور خورشید، دی‌اکسید کربن و آب را به قند تبدیل می‌کنند. این قندها سپس برای رشد گیاه از طریق تنفس استفاده می‌شوند.
اختلاف بین نرخ فتوسنتز و تنفس، به ما کمک می‌کند تا بفهمیم میزان ماده خشک در گیاهان چقدر است. هدف تمامی پرورش‌دهندگان در تولید گلخانه‌ای، افزایش ماده خشک و بهینه‌سازی اقتصادی محصولات است. افزایش دی‌اکسید کربن باعث بهبود رشد گیاهان و در نتیجه باروری بیشتر محصولات می‌شود.
برخی از مزایای افزایش باروری محصولات به وسیله غنی‌سازی دی‌اکسید کربن شامل موارد زیر است:
- گلدهی زودتر از موعد
- تولید میوه بیشتر
- کاهش جوانه‌های ناقص در گل‌ها
- بهبود استحکام ساقه‌ها و اندازه گل‌ها
پس، پرورش‌دهندگان گل و گیاه باید دی‌اکسید کربن را به عنوان یک ماده مغذی مهم در نظر بگیرند. برای اکثر محصولات گلخانه‌ای، میزان خالص فتوسنتز با افزایش غلظت دی‌اکسید کربن از ppm 340 به ppm 1000، افزایش می‌یابد. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این افزایش غلظت می‌تواند به رشد 50% بالاتر در فتوسنتز منجر شود.
البته برای برخی گیاهان، اضافه کردن دی‌اکسید کربن تا ppm 1000 در شرایط کم نور از نظر اقتصادی توصیه نمی‌شود. برای بعضی گیاهان دیگر مانند لاله، هیچ تأثیر مثبتی از اضافه کردن دی‌اکسید کربن مشاهده نشده است.
دی‌اکسید کربن از طریق دهانه‌ها یا استومتا که سلول‌های خاصی در زیر برگ‌ها هستند، وارد گیاه می‌شود. این سلول‌ها با باز و بسته شدن خود، اجازه مبادله گازها را می‌دهند.
غلظت دی‌اکسید کربن در اطراف برگ‌ها تأثیر زیادی بر روی جذب این گاز در گیاهان دارد. با افزایش غلظت، جذب دی‌اکسید کربن نیز بیشتر می‌شود.
عوامل محیطی مانند نور، دمای برگ‌ها و دمای هوا، رطوبت، تنش آبی، غنی‌سازی دی‌اکسید کربن و میزان اکسیژن موجود در هوا و برگ‌ها، بر روی باز و بسته شدن استومتا تأثیر دارند.
دی‌اکسید کربن یکی از گازهای موجود در جو است. این گاز هنگام سوختن مواد آلی در حضور اکسیژن کافی تولید می‌شود و هیچ رنگ یا بویی ندارد. گیاهان از دی‌اکسید کربن برای ساخت کربوهیدرات‌ها استفاده می‌کنند و در این فرایند اکسیژن آزاد می‌کنند. غلظت دی‌اکسید کربن در هوای محیط به طور میانگین حدود ppm 340 است. در این شرایط، همه گیاهان به خوبی رشد می‌کنند؛ اما با افزایش غلظت دی‌اکسید کربن تا ppm 1000، نرخ فتوسنتز نیز افزایش می‌یابد و به این ترتیب، مواد قندی و کربوهیدرات‌های قابل دسترس برای رشد گیاهان بیشتر می‌شود.
در یک گلخانه کاملاً بسته یا با تهویه کم، غلظت دی‌اکسید کربن در طول روز می‌تواند به کمتر از ppm 200 برسد. این کاهش در نرخ فتوسنتز هنگامی که غلظت به ppm 200 می‌رسد، برابر است با افزایش آن وقتی که غلظت به ppm 1300 می‌رسد. بنابراین کاهش سطح دی‌اکسید کربن به پایین‌تر از مقدار عادی اثرات منفی بیشتری نسبت به افزایش آن به بالاتر از سطح عادی خواهد داشت.
در گلخانه‌های مدرن، به ویژه در سازه‌های دو جداره که ورود هوای تازه محدود است، غلظت دی‌اکسید کربن در زمان‌های خاصی از سال می‌تواند به زیر ppm 340 بیفتد. این موضوع تأثیرات منفی جدی بر روی رشد گیاهان خواهد داشت. تهویه مناسب در طول روز می‌تواند میزان دی‌اکسید کربن را افزایش دهد.
“`
کربن را تا نزدیکی سطح محیطی آن بالا می‌برد؛ اما هیچ‌گاه به سطح محیطی ppm340 باز نخواهد گشت.
برای افزایش سطح دی اکسید کربن، باید غلظت آن را بالاتر از ppm 340 ببریم که این روش برای اکثر محصولات گلخانه‌ای مفید است. میزان دی اکسید کربن مورد نیاز بسته به نوع محصول، شدت نور، دما، تهویه، مرحله رشد گیاه و هزینه‌ها متفاوت است. نقطه اشباع دی اکسید کربن معمولاً در غلظتی بین 1000 تا ppm 1300 به دست می‌آید. برای محصولاتی مانند گوجه‌فرنگی، خیار، فلفل و کاهو، غلظت کمتری (بین 800 تا ppm1000) توصیه می‌شود. افزایش سطح دی اکسید کربن می‌تواند دوره رشد گیاه را 5 تا 10 درصد کوتاه کند و کیفیت و میزان محصول را نیز بهبود بخشد و همچنین اندازه و ضخامت برگ‌ها را افزایش دهد.