karbondioksid – Store norske leksikon

Karbonatomet er vist som en grå kule med et oksygenatom både på venstre og høyre side. Oksygenatomene er vist som røde kuler. Dobbeltbindinger mellom karbonatomet og oksygenatomene er vist som to streker mellom atomene.

Molekylmodell av karbondioksid

Av Store norske leksikon/MolView.

Lisens: CC BY SA 4.0

Karbonatomet i midten har et oksygenatom på venstre side og et på høyre side. Karbonatomet er vist med atomsymbolet C og oksygenatom er vist med atomsymbolet O. Dobbeltbindinger mellom karbonatomet og oksygenatomene er vist som to streker mellom atomene.

Strukturformelen til karbondioksid

Av Store norske leksikon/MolView.

Lisens: CC BY SA 4.0

Karbondioksid er en kjemisk forbindelse som er en gass ved romtemperatur. Den er viktig for klimaet på Jorden og for grønne planter.

Faktaboks

Norsk navn: karbondioksid
Engelsk navn: carbon dioxide
Også kjent som: CO2, CO₂, kullsyre (i vann)
Uttale: karbondiåksid
Kjemisk formel: CO₂
Stoffklasse: uorganisk molekyl
E-nummer: E 290
Smeltepunkt: –78,5 °C (sublimerer)
Kokepunkt: –78,5 °C (sublimerer)
Tilstand: gass

Karbondioksid dannes ved forbrenning i kroppen til mennesker og dyr, og ved andre forbrenningsprosesser. I fotosyntesen reduseres karbondioksidgass og vann av grønne planter og sollys til oksygengass og karbohydrater.

Karbondioksid løser seg lett i vann og danner karbonsyre, som tidligere ble kalt kullsyre.

Egenskaper

En person holder tørris i hendene. Personen har gummihansker på.

Foto av tørris

Av CornelPutan/Shutterstock.

Lisens: Begrenset gjenbruk

Den kjemiske formelen for karbondioksid er CO₂. Molekylet er lineært, og strukturformelen er O=C=O.

Ved romtemperatur er karbondioksid en fargeløs gass med svak syrlig lukt og smak. Under –57 grader celsius (°C) kondenserer gassen til en væske som ved –78 °C fryser til et fast stoff, kalt tørris.

Gass

Karbondioksid er ikke brennbar og underholder heller ikke forbrenningen. Et brennende lys vil slukne i karbondioksid, og CO₂ kan derfor brukes som brannslukningsmiddel.

Tettheten av karbondioksidgass er 1,5 ganger større enn luftens, så gassen samler seg på bunnen i rom der det utvikles slik gass, for eksempel i grotter og kjellere. Kjent er Hundegrotten i Napoli, der det nederste gasslaget (50 centimeter over bunnen) inneholder omtrent 70 prosent karbondioksid, noe små dyr som hunder ikke kan leve i. Mennesker som går oppreist, vil derimot kunne puste uhindret.

Væske

Karbondioksidgass lar seg lett kondensere til væske. Kritisk temperatur og trykk er henholdsvis 31,0 °C og 75,3 standard atmosfærer (atm). Ved 20 °C blir CO₂ flytende under et trykk på 56,5 atm.

Flytende CO₂ er en fargeløs, lett bevegelig væske. Ved et ytre trykk på 5,2 atm vil væsken fryse ved −56,6 °C til en islignende masse (for trippelpunktet for karbondioksid, se fasediagram). Ved atmosfæretrykk finnes derimot ingen væskefase, og fast CO₂ sublimerer ved –78,5 °C, det vil si at det går direkte over i gassfase.

Karbondioksid kan derfor bare fås i flytende tilstand under overtrykk. I denne formen kommer det i handelen fylt på stålflasker. Åpner man ventilen på en slik flaske, fordamper det flytende karbondioksidet under stort varmeforbruk, temperaturen synker til sublimasjonspunktet –78,5 °C, og det oppstår en snølignende masse som i presset tilstand kalles tørris.

Ved temperatur og trykk høyere enn kritisk har karbondioksid form av en superkritisk væske. Den brukes til ekstraksjon av koffein fra kaffebønner ved fremstilling av koffeinfri kaffe og også mange andre stoffer fra andre kilder.

Løst i vann

Karbondioksid er lett løselig i vann. Løsninger av CO₂ i vann reagerer svakt surt. Løseligheten skjer med økende trykk og avtagende temperatur. Ved 15 °C og 1 atm løser 1 liter vann 1 liter CO₂, ved 0 °C løser det 1,7 liter CO₂.

Løst i vann gjør det at vannet blir sprudlende og får en frisk smak, og det blir derfor brukt som tilsetning i brus og kunstig mineralvann.Mesteparten er i form av molekylet, bare cirka 0,2 prosent i form av karbonsyre (H₂CO₃).

Når CO₂ ledes inn i kalkvann (se kalsiumhydroksid), dannes bunnfall av kalsiumkarbonat:

\(\ce{CO2 (g) + Ca^2+ (aq) + 2OH^- (aq) -> CaCO3 (s) + H2O (l)}\)

Vi sier at karbondioksid blakker kalkvann, og slik felling brukes til kvalitativ påvisning av CO₂.

Stabilitet

Karbondioksidmolekylet er veldig stabilt. Først ved temperaturer over 2000 °C spaltes det i karbonmonoksid og oksygen. Reaksjonsligningen for denne prosessen er

\(\ce{2CO2 (g) -> 2CO(g) + O2(g)}\)

Trykk

Ved høyt trykk og høy temperatur har man greid å fremstille kvartslignende stoffer, carbonia, fra karbondioksid.

Forekomst

Karbondioksid forekommer både i fri og bundet tilstand i naturen. I gjennomsnitt inneholder luft rundt 400 deler per million (ppm) karbondioksid (2017), og mengden er stigende. 400 ppm vil si at det er fire karbondioksidmolekyler blant 10 000 molekyler i luften.

Hydrosfæren, det vil si alt flytende og fast vann på jordoverflaten, inneholder cirka 50 ganger så mye karbondioksid som det er i luften. Mange mineralkilder inneholder betydelige mengder karbondioksid. Flere steder, særlig i nærheten av vulkaner, strømmer karbondioksid ut av revner og sprekker i jorden.

Karbondioksid dannes ved forbrenning av ved, kull, koks og petroleum under tilstrekkelig oksygentilførsel. Også ved forbrenningsreaksjoner i vår organisme dannes karbondioksid. Den forlater kroppen gjennom utåndingsluft, som har et CO₂-innhold på om lag fire prosent.

Spormengder av karbonisotopen ¹⁴C vil i atmosfæren foreligge i form av ¹⁴CO₂. Metabolisme av ¹⁴CO₂ av levende organismer kan brukes til radioaktiv aldersbestemmelse av karbonholdig materiale.

Kjemisk bundet CO₂ finnes i mange naturlig forekommende karbonater, fremfor alt i form av kalkstein.

Fremstilling

I laboratoriet fremstilles karbondioksid ved å sette saltsyre til kalsiumkarbonat:

\(\ce{CaCO3 (s) + 2H3O^+ (aq) -> CO2 (g) + Ca^2+ (aq) + 3H2O (l)}\)

Ved mange industrielle prosesser dannes store mengder CO₂ som slippes ut i atmosfæren. Handelsproduktet blir for eksempel fremstilt ved fullstendig forbrenning av kull, koks, petroleum og naturgass i luft:

\(\ce{C (s) + O2 (g) -> CO2 (g)}\)

CO₂ fås også som biprodukt ved kalkbrenning, i fremstilling av ammoniakk og i gjæringsprosesser.

Store mengder karbondioksid blir brukt til fremstilling av soda, urea, blyhvitt, bariumkarbonat med mer. I løst tilstand finner man CO₂ i øl, mineralvann og andre leskedrikker, i musserende vin med mer. I flytende tilstand brukes det i kuldemaskiner og brannslukkere, og i fast tilstand som tørris.

Karbondioksid har dessuten anvendelse som inert gass ved kjemiske prosesser, i veksthus som tilsetning til luften, i gasslasere med mer.

Tilsetningsstoff

Som tilsetningsstoff har karbondioksid E-nummer E 290. Gassen brukes i brus, mineralvann og øl og er tillatt i alle matvarer. Den brukes også som pakkegass for å øke holdbarhet på en del plastpakkede produkter, se konservering.

Fysiologisk virkning

Celler hos mennesker produserer hele tiden CO₂, og en viss mengde CO₂vil derfor hele tiden være løst i blodet. Det meste av den produserte CO₂-en luftes ut igjennom lungene. Normalområdet er 4,5–6 kilopascal (kPa) (se blodgasser).

Les mer om karbondioksid – fysiologi

Hvis CO₂-konsentrasjonen i luften som pustes inn er høyere enn CO₂-nivået i blodet, er det fare for at CO₂-nivåene i blodet vil stige til tilsvarende nivå. Høye CO₂-nivåer i blodet (typisk over 8 kPa) vil over tid, avhengig av personens medisinske tilstand, kunne medføre bevisstløshet og et dårligere pustemønster. Personen kommer inn i en negativ spiral der økende CO₂ hemmer pustemønsteret enda mer, og det utvikles en såkalt CO₂-narkose (karbondioksidnarkose) som er dødelig hvis den ikke behandles. Behandlingen vil være såkalt assistert ventilasjon, altså en form for pustehjelp der lungene ventileres kontrollert for å få CO₂ ut av blodet.

For lave nivåer av CO₂ i blodet er også uheldig, da dette blant annet kan redusere blodsirkulasjonen til hjernen.

CO₂-nivået i blodet påvirker blodets surhetsgrad (pH-verdi) direkte, og det kan være uheldig med både for høye og for lave verdier. Det er ikke farlig å drikke væsker som inneholder CO₂, for eksempel brus, da CO₂ i mage- og tarmsystemet ikke nevneverdig vil tas opp i kroppen.

Alkoholholdige drikkevarer som inneholder CO₂, virker hurtigere berusende enn tilsvarende CO₂-frie drikkevarer.

CO₂-kretsløp

Av grunnleggende betydning for alt liv på Jorden er det kretsløpet karbondioksid gjennomløper fra den døde naturen til den levende naturen og derfra tilbake til den døde naturen, særlig gjennom fotosyntesen hos grønne planter og åndedrettet hos levende organismer.

Fotosyntesen fører til at karbondioksid bindes i form av organiske forbindelser, og åndedrettet fører til frigjøring av karbondioksid. Alt i alt regner man med at fotosyntesen trekker cirka 60 milliarder tonn CO₂ ut av luften per år, og at den samme mengden føres tilbake ved åndedretts- og forråtnelsesprosesser.

Det er nesten likevekt mellom mengden karbondioksid som tilføres atmosfæren ved naturlige prosesser og mengden som fratas den. Hydrosfæren avgir årlig rundt 100 milliarder tonn CO₂ til atmosfæren, og omtrent like mye gir atmosfæren tilbake til hydrosfæren. Cirka 100 millioner tonn CO₂ blir årlig tatt opp fra atmosfæren på grunn av forvitringsprosesser som fører til karbonatdannelse, og omtrent den samme mengden strømmer årlig ut fra vulkaner, karbondioksidkilder og annet.

Se også drivhuseffekten, klimaendringer og CO₂-utslipp for å lese om menneskelig innvirkning.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Miljøstatus: Utslipp av CO₂ i Norge

Faktaboks

Systematisk navn: karbondioksid

Kommentarer (8)

10. mars 2009 skrev Svein Askheim

Klimamålene og industrielle tiltak for reduksjon av karbondioksid er ikke behandlet i leksikonet, selv om disse spørsmål står øverst på dagsorden til stortingsvalg og til FN-møtet i København. Næringslivet i Norge trenger i det hele tatt stor plass. Utbygning av petrokjemisk industri har stor betydning både i Norge og globalt.

27. mars 2010 skrev Sivert Sæterbø

Er skeptisk til siste del "CO2-balansen" under "karbondioksid"Siste vinter, vinteren 2009/10 har vært den kaldeste, og da spesielt januar og februar, på kankje 100 år..Samtidig påstås det at CO2 er en effektiv klimagass, der innholdet i atmosfærene over noen få tiår har steget med ca 25 % pga av menneskelig aktivitet.Så hvor er det da mulig å få eb så kalde vinter som årets, dersom CO2 i atmosfæren stopper utstrålingen så effektivt som det beskrives her.Videre: Når jeg ser på nattetemperaturstatistikker på innlandsørkener, finnes det overhode ikke noe som tyder på at utstrålingen av dagens solvarme blir mer hindret mer i dag enn før, og dermed øke nattetemperaturen, som ofte går ned under null grader..Dette stemmer heller ikke med klimaforskernes påståtte klimaeffeket for CO2....Kommer det derimot "svevende" noen skyer, kan temperaturen stige fra minus 40 til plussgrader på bare timer...og i ørkenen kan natten bli varm og nydelig å sitte ute i...Dette viser hva som er en effektiv klimagass...Dette viser også at dersom kloden som helhet i gjennomsnitt øker skydekket med bare 1%, vil gjennomsnittemperaturen øke vesentlig...Det er noe som overhode ikke stemmer i den påståtte klimaeffekten til Co2...

17. august 2011 svarte Svein Askheim

Regnestykkene dine er nok riktige, men her snakker vi om mange ulike problemer innen meteorologi og miljøkjemi.For det første blander du lokale og globale forhold. Temperaturen kan lokalt bli jevnere på grunn av mer skydekke, men globalt blir temperaturen høyere. Det samme gjelder fuktigheten av luften i atmosfæren. Dessuten må du studere endringer over mer enn et år eller ti. Klima er langsiktig værtype.For det tredje har du rett i at bare halvparten av temperaturøkningen er menneskeskapt. Like fullt er klimaendringen tydelig og har alvorlige konsekvenser. Det er derfor ønskelig å bremse klimaendringen.For det fjerde er klimaregnskapet komplisert. Det er lettere å observere endring i havnivå og isavsmelging i polområdene.

14. april 2015 skrev Tore Musken

Hei! Lurer litt på hvordan Co2 kommer seg opp i atmosfæren,når den er 1.5 ganger tyngere enn luft, og det er jo en klimagass som kun trengs langs bakken Mvh Tore

15. april 2015 svarte Bjørn Pedersen

CO2-molekylene blander seg med de andre molekylene i luften. Først når mengden er stor nok til å svare til likevektstrykket over fast eller flytende CO2 ved den temperaturen luften er i, vil luften være mettet med hensyn på CO2. Og det mengden er pt langt unna! Mvh Bjørn

28. juli 2019 skrev Fredrik Klouman

Under Menneskelig innvirkning står: «Ved forbrenning av kull, petroleum og naturgass blir atmosfæren årlig tilført ca. 6 milliarder tonn karbondioksid, og ved nåtidens intensive landbruk ca. 2 milliarder tonn.» Jeg mistenker at tallene gjelder mengde karbon, ikke karbondioksid. Dessuten er ikke årstall angitt. Jeg anmoder om at dette oppdateres.

29. januar 2020 skrev Audun Brandsæter

Noe av det som står under «Fysiologisk virkning» kan være misvisende eller gi grunnlag for misforståelser.
Også hos mennesker styres pustefunksjonen av CO2-innholdet i blodet. For høy konsentrasjon av karbondioksid i innåndingsluften har skadevirkinger for både dyr og mennesker, og skadevirkningene er ikke bare basert på fortrengning av oksygenet i luften.
Høy konsentrasjon av karbondioksid påvirker autonome reflekser som styrer åndedrettet. I første omgang kan det gi hyperventilering, men i verste fall kan åndedrettet opphøre. Og så vidt jeg har forstått kan man ikke da «vaske ut» karbondioksidet og forhindre skade bare med frisk luft eller oksygentilførsel.
Selv om det muligens ikke passer med definisjonen av «giftig», kan det derfor gi grunnlag for farlige misforståelser å hevde at «CO2 er ikke i seg selv giftig».

23. juni 2021 svarte Anne Eilertsen

Takk for kommentaren din! Vi har nå fått en av våre fagansvarlige innen medisin til å skrive et litt grundigere avsnitt om akkurat dette.

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Uorganiske forbindelser

Einar Skarstad Egeland

Førsteamanuensis, Nord universitet