이산화탄소

1. 개요
2. 제법
3. 특징
3.1. 온실가스
4. 여담

1. 개요

CO₂, Carbon Dioxide

2개의 산소 원자와 1개의 탄소 원자가 완전연소를 거쳐 결합한 화학물질. 중심 원자는 탄소이며, 결합각은 180°이다. 혼성 오비탈 이론에 따르면 sp. 전기 음성도가 엄청나게 큰 산소 원자가 있지만, 결합각이 180°라서 산소가 탄소로부터 잡아당기는 전자쌍의 효과가 양쪽으로 완벽하게 상쇄되기 때문에 무극성 분자이다. 고체는 드라이아이스라고 부른다. 일상생활에서는 기체 상태로 존재하며, 삼중점이 약 5.1기압, -56.6°C 정도에 형성되어 있기 때문에 1기압 상태에서는 액체 상태를 거치지 않고 고체에서 바로 기체가 되는 것이 특징이다.

(H₂O)과 더불어 화학에 관심 없는 일반인들도 잘 알고 있는 화합물이다.

2. 제법

3. 특징

주로 호흡 등의 연소작용으로 나타난다. 산소로 호흡하는 동물 대부분이 노폐물로 만드는 물질. 이렇게 나온 이산화탄소는 다시 식물광합성해 산소와 탄소화합물로 돌아간다. 지구에서 일어나는 '탄소의 순환' 과정 중 일부이다. 식물도 호흡은 하지만 낮에는 광합성이, 밤에는 호흡이 더 많다. 그러므로 숲에서 산림욕을 하려면 해가 있는 낮에 들어가자. 전 지구적으로 북반구육지 면적이 더 넓으니, 북반구가 여름일 때는 이산화탄소량이 줄고 겨울일 때는 이산화탄소량이 느는 경향이 있다.

이산화탄소는 실온에서 기체로 존재하며 생물에게 있어 무독성이다. 그러나 일산화탄소만큼은 아니지만 높은 농도의 이산화탄소는 산소의 비중을 낮추게 되어 중독증상(호흡곤란, 어지럼증, 피로 등)을 일으키며 사람을 죽일 수도 있다. 실제로 2014년 3월 27일 삼성전자 수원사업장에서 이산화탄소 누출로 1명이 죽는 인명피해가 나왔다. 생물이 이산화탄소를 흡입하면 호흡 속도가 빠르게 촉진된다. 이때 이산화탄소가 너무 많으면 혈액이 산성화되니 위험하다. 하지만 체내 이산화탄소의 양이 부족해도 위험할 수 있으니, 과호흡증후군 참조.

이산화탄소가 물과 반응하면 H₂CO₃인데, 다시 H+를 내어놓고 HCO₃-(탄산수소이온)이나 CO₃2- (탄산이온)으로 바뀌니 산으로 작용한다. 그래서 탄산이라고도 부르며, 술(맥주, 샴페인 등)이나 탄산음료(사이다, 콜라 등)에 들어있다(콜라 같은 탄산음료의 경우에는 이산화탄소의 무게탓에 다 마시면 병 속이 이산화탄소로 차있어서 그대로 쭉 들이키면 속이 불편할 수 있다). 유럽 등에서 죽어라 파는 탄산수는 석회 성분의 축적을 막기 위해서다.

임계점이 31.1 °C에 7.38 MPa이기 때문에 초임계유체라고 하는 특수한 액체 비슷한 상태를 쉽게 만들 수 있다. 여기에 인체에 비교적 안전한 물질이기 때문에 많은 식품 관련 업계에서 초임계 이산화탄소를 쓰고 있다.

3.1. 온실가스

대표적인 온실가스 중 하나다. 삼림파괴 등으로 정화능력[3]이 약화하고 공업 발달로 배출량이 늘어만 간다. 이른바 지구온난화의 주범. 지구온난화 음모론자들은 이에 대해 의문을 제기하나 기후변화/의혹과 설명 항목에서 볼 수 있듯이 97%의 과학자가 인정한 사실이다. 현재 대기중의 이산화탄소 농도는 약 400 ppm 즉 0.04%.

1960-70년대까지만 해도 교과서에는 약 0.03% 이라고 나와 있었지만 불과 수십 년 사이에 농도가 급격히 늘어나서 2013-4년에 처음 400 ppm을 넘어섰다. 학생 때 300 ppm으로 배운 사람들에게는 상당한 충격.

4. 여담


  1. [1] 태우면 나오긴 하지만 하진 말자. 이미 앙투안 라부아지에가 몸소 입증했다.
  2. [2] 들숨은 산소, 날숨은 이산화탄소라는 인식이 종종 있는데, 실제 들숨과 날숨에 포함된 이산화탄소는 전체의 4% 이하로 거의 비슷하다. 질소가 대부분이고, 그 다음으로 산소, 그 이외의 기체가 미량이다.
  3. [3] 삼림은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하고 산소로 정화시키는 능력이 있는데, 삼림이 파괴되면 이 능력이 약화되고 대기 중 이산화탄소가 급격히 증가하게 된다.
  4. [4] 일단 코와 입을 맞댄다는 것이 불편한 일이고, 위속에 바람이 들어가거나, 병원균이나 독극물에 입공 호흡하던 사람이 감염 또는 사망하거나 하는 문제가 더 크고 실제로도 도움이 거의 안 된다는 판단 하에 심폐소생술에서 숨을 불어 넣는 것은 2010년대에 폐지되었다.

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