Di Kevin Beck
Aggiornato il 30 agosto 2022
L’anidride carbonica (CO₂) è una molecola semplice ma profondamente influente. Negli animali è un sottoprodotto del metabolismo aerobico; nelle piante è il substrato essenziale per la fotosintesi. Il suo status di gas serra lo ha reso un punto focale nelle discussioni sul cambiamento climatico, mentre la sua versatilità lo rende indispensabile in innumerevoli processi industriali.
L'anidride carbonica è un gas incolore e inodore a temperatura ambiente. La sua geometria molecolare lineare – O=C=O – è costituita da un singolo atomo di carbonio legato doppio a due atomi di ossigeno. L'elevata stabilità della molecola deriva dai doppi legami che soddisfano i requisiti di valenza di ciascun atomo.
Con un peso molecolare di 44 amu (12 per il carbonio + 2×16 per l'ossigeno), una mole di CO₂ (6,02 × 10²³ molecole) ha una massa di 44 g. Questo valore segue la convenzione secondo cui 12 g di carbonio contengono esattamente il numero di atomi di Avogadro.
La CO₂ esiste in tre stati. Allo stato liquido viene utilizzato come refrigerante e negli impianti antincendio; come solido (ghiaccio secco), serve in refrigerazione e può causare congelamento al contatto con la pelle.
Sebbene la CO₂ possa essere tossica ad alte concentrazioni, normalmente è un indicatore innocuo della respirazione. Quando la respirazione cessa, la CO₂ si accumula nel flusso sanguigno, provocando asfissia, in modo simile a come l'acqua non è tossica a meno che non provochi l'annegamento.
Dal punto di vista atmosferico, la CO₂ costituisce circa lo 0,04% dell'aria, ovvero circa 400 ppm oggi, un forte aumento rispetto all'intervallo di 200-300 ppm prevalente per migliaia di anni prima della rivoluzione industriale.
Nella respirazione cellulare, carboidrati, proteine e grassi vengono ossidati in CO₂ e acqua, producendo ATP attraverso il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni. Questo processo alimenta praticamente tutti gli organismi aerobici.
La CO₂ è un gas serra naturale che modera la temperatura della Terra. Tuttavia, la combustione di combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale) ha aumentato significativamente la CO₂ atmosferica a partire dal 19° secolo, accelerando il riscaldamento globale.
Le conseguenze includono l'aumento delle temperature medie, l'innalzamento del livello del mare, lo scioglimento dei ghiacciai, l'acidificazione degli oceani, la riduzione dei ghiacci polari e un aumento degli eventi meteorologici estremi come gli uragani.
Le proprietà fisiche della CO₂ la rendono preziosa in tutti i settori. Viene utilizzato come refrigerante (solido e liquido), propellente per aerosol, rodenticida, mezzo criogenico negli esperimenti di fisica e gas arricchente nelle serre.
Altre applicazioni includono la fratturazione idraulica dei pozzi petroliferi, i processi minerari, la moderazione dei neutroni in alcuni reattori nucleari e i laser speciali.
A livello personale, un adulto medio produce circa 500 g di CO₂ al giorno (circa mezzo chilo di gas invisibile) attraverso l'attività metabolica.
Per informazioni più dettagliate, consulta le risorse di CO₂ della NASA e revisioni di chimica sottoposte a revisione paritaria .
