علوم الأرض والجيولوجيا

نبذة تعريفية عن غاز “ثاني أكسيد الكربون”

1995 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء السادس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

غاز ثاني أكسيد الكربون علوم الأرض والجيولوجيا

يتكوَّن جزيء ثاني أكسيد الكربون باتحاد ذرة من الكربون بذرتين من الأكسيجين.

وثاني أكسيد الكربون غاز في درجة الحرارة العادية، لا لون له ولا رائحة، ويتحول إلى مادة جامدة تشبه الجليد عند تبريده إلى 80˚م (س) تحت الصفر.

ويوجد غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأراض بنسبة صغيرة، لا تزيد على 0,03% أي بنسبة 3 أجزاء في كل عشرة آلاف جزء من الهواء.

 

ويذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء بنسبة أعلى من النسبة التي تذوب بها بقية غازات الغلاف الجوي، مثل النتروجين أو الأكسيجين.

وقد يصل تركيزه في الماء إلى نحو 50 مرة قدر تركيزه في الهواء، أي قد تصل نسبته في الماء إلى نحو 1,6% بالوزن، أي 16 جزءاً منه في كل 1000 جزء من الماء.

ونظراً لسهولة ذوبان هذا الغاز في الماء، فإنه يوجد في جميع المياه السطحية، مثل الأنهار والبحيرات.

وهو يكوِّن مع الماء حمضاً ضعيفاً يعرف باسم حمض «الكربونيك» الذي يتفاعل مع كثير من الفلزات معطياً مركباتٍ تعرف «بالكربونات».

 

وبعض هذه الكربونات سهل الذوبان في الماء، مثل كربونات الصوديوم وكربونات البوتاسيوم، وكربونات الأمونيوم (والتي تعرف أحياناً باسم مسحوق الخُبْز).

ولكنَّ أغلب كربونات الفلزات الأخرى لا يذوب في الماء، مثل كربونات الكالسيوم (الحجر الجيري أو الطباشير)، التي تستعمل في تحضير الجير الحي (أكسيد الكربون) عند تسخينها في قمائن خاصة إلى درجات حرارة عالية. 

فتتفكك ويتصاعد منها غاز ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى إلى الهواء.

 

ويوجد غاز ثاني أكسيد الكربون في مناجم الفحم، وعلى الرغم من عدم سمّيَّة هذا الغاز، إلا أن زيادة نسبته في هواء المناجم قد يؤدي إلى اختناق العاملين بها. وذلك لأن هذه الزيادة تحرمهم من الحصول على المقدار الكافي من الأكسيجين اللازم لحياتهم.

وينتج ثاني أكسيد الكربون عند احتراق المواد العضوية في الهواء، مثل الخشب والورق وقطع القماش والبلاستك وغيرها. 

ويُعَدُّ الوقودُ الحَفْري، مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي، من أهم مصادر ثاني أكسيد الكربون، إذ يعطي كلُّ جرام من الوقود نحو ثلاثة جرامات من هذا الغاز عند احتراقه احتراقاً كاملاً.

ونظراً للزيادة المضطردة في احراق هذه الأنواع من الوقود في التجمُّعات الصناعية وفي وسائل النقل والمواصلات، فإن هذا يؤدي إلى إطلاق عدة ملايين من الأطنان من ثاني أكسيد الكربون في الهواء كلَّ عام.

 

وتتسبب زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الهواء في رفع درجة حرارة جو الأرض، وذلك لأن هذا الغاز يمتصُّ جزءاً كبيراً من حرارة الشمس المنعكسة من سطح الأرض.

ويمنع تسربها إلى الفضاء الخارجي، وهو بهذا يقوم بعمل مشابه لعمل الصُّوبَة الزجاجية التي تزرع فيها النباتات في المناطق الباردة لتدفئة الجو المحيط بها.

ويَخشى العلماء من أن استمرار ارتفاع درجة حرارة جو الأرض قد يؤدي إلى انصهار جليد القطبين وارتفاع مستوى سطح البحر، وقد يتسبب ذلك في إغراق دلتا الأنهار وبعض حافات القارات.

 

ويَنْتُج غاز ثاني أكسيد الكربون كذلك عند تخمُّر المواد السكرية والنَّشَوية.

وتُستغل هذه الظاهرة  في إعداد الخبز، فتضاف الخميرة إلى العجينة، ثم تترك في مكان دافئ، فتتفاعل إنزيمات الخميرة مع المادة النَّشَوية، مكونة الكحول وغاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يتصاعد على هيئة فقاعات في داخل الخبز تؤدي إلى تمدده وارتفاعه نتيجة لتكوين عدد كبير من الفجوات فيه.

وعند تسخين الخبز في الفرن، يتمدد الخبز بصورة أكبر نتيجة لخروج الغاز منه وتطاير الكحول.

وينتج ثاني أكسيد الكربون أيضاً عند أكسدة المواد العضوية في خلايا الجسم، حيث يتحد الأكسيجين الذي يحمله الدم إلى الخلايا مع الكربون الموجود بالمركبات العضوية مكوناً ثاني أكسيد الكربون، الذي يحمله الدم بعد ذلك إلى الرئتين، ويخرج منها مع الزفير.

 

ويستعمل جليد ثاني أكسيد الكربون في التبريد، وهو سريع التسامي، أي يتحوّل من الحالة الجامدة إلى الحالة الغازية مباشرة.

ولهذا يُعَدُّ أفضلَ من الثلج العادي، خاصة وأنه يعزل المادة التي يقوم بتبريدها عن الهواء بغلالة من غاز ثاني أكسيد الكربون.

كذلك يستعمل هذا الغاز تحت الضغط في صنع أنواع مختلفة من المياه الغازية. فالفقاقيع التي تراها في هذه المشروبات هي كرات من غاز ثاني أكسيد الكربون، تخرج من السائل بعد تخفيف الضغط عليه عند فتحك للزجاجة. وغاز ثاني أكسيد الكربون هو السر في المذاق اللاذع لهذه المشروبات.

وتحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لصنع غذائها، فهي تمتص هذا الغاز من الهواء، وتمتص الماء من التربة، وتصنع منهما معاً في وجود ضوء الشمس ومادة الكلوروفيل، سكر الجلوكوز الذي تحوله بعد ذلك إلى النَّشَا والدهون والبروتينات. وتعرف هذه العملية باسم «البناء الضوئي».

 

ويوجد غاز ثاني أكسيد الكربون في أجواء بعض الكواكب، فهو يكوِّن نحو 95% من الغلاف الجوي لكوكب الزُّهَرَة.

وهو يساعد على الاحتفاظ بالحرارة المنبعثة من سطح الزهرة، ولذلك نجد أن حرارة هذا السطح تصل إلى نحو 480 مئوية (سلزية).

ويوجد ثاني أكسيد الكربون كذلك في الغلاف الجوي الرقيق لكوكب المرِّيخ، وتزيد نسبته في هذا الغلاف عن نسبة مكونَاته الأخرى.

مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
. خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل أحمد باحثون في مجال الأمراض والفيروسات بكلية الطب في هيوستن، الولايات المتحدة
على الرغم من كونها أكثر الكائنات بساطًة فإن الفيروسات أتقنت عملية التطور بصورة مذهلة؛ فقد أتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقة لمخلوقات أكثر تعقيدًا، لحاجتها إلى التكوينات الخلوية، قدرة كبيرة لها على اجتياز العقبات التطورية. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لإحدى أكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، إذ يعتقد أن نحو %10 من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن الميكروبات، تعرف بنظرية الجراثيم germ theory، التي بنيت على معلومات توفرت لدى العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظرية توفر بعض الخصائص في أي مسبب ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العثور على أقدم عظام هومو سابينس في أوروبا
قلم:  آن غيبونز
ترجمة:   صفاء كنج
خلال موجة من الدفء قبل نحو 47 ألف سنة، لجأت مجموعة صغيرة من البشر إلى كهف على المنحدر الشمالي لجبال البلقان Balkan Mountains في بلغاريا اليوم. هناك، ذبحوا ثيران البيسون والخيول البرية ودببة الكهوف، تاركين أرضية الكهف مغطاة بالعظام وثروة من القطع الأثرية؛ من الخرز العاجي والقلادات المصنوعة من أسنان دب الكهف، وشفرات حجرية ملطخة بصباغ حجر المُغرة الأحمر.
وقد كانت هذه المنطقة منذ فترة طويلة موطناً ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لغز "نقص التأكسج السعيد" للجائحة
قلم:      جينيفر كوزين-فرانكل
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Center
يحمل فيروس كورونا المستجد الكثير من المفاجآت، ومن ضمنها مفاجأة يبدو أنها تعارض القواعد الأساسية للبيولوجيا؛ فأنّا يمكن للمرضى المصابين بالفيروس والذين تكون لديهم مستويات أكسجين الدم منخفضة بشكل كبير- فيما يعرف بنقص التأكسج Hypoxia- أن يستخدموا هواتفهم، ويتحدثوا إلى الأطباء، ويصفوا أنفسهم بأنهم مرتاحون ... (قراءة المقال)