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Gaz carbonique

Dossier - Mille et une facettes du carbone
DossierClassé sous :chimie , carbone , polymère

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Le carbone a été découvert dès la préhistoire et était produit par la combustion incomplète des matières organiques produisant du charbon. C'est un élément chimique de la famille des cristallogènes : ambre, encre de Chine, carbure, graphite, noir animal, charbon actif, diamant, crayon, etc... Tous ces mots ont un lien direct avec le carbone : c’est ce que ce dossier va vous faire découvrir en traitant du carbone sous un angle moins « chimique » que d’habitude.

  
DossiersMille et une facettes du carbone
 

Le gaz carbonique dont la formule brute CO2 et de nom IUPAC dioxyde de carbone, c'est un gaz incolore.

Le gaz carbonique qui s'échappe des villes. © Foto-Rabe, Pixabay, DP

1 - Propriétés

-- Masse moléculaire 44,01 g.mol-1
-- Température de fusion -78,5 °C (195 K)
-- Température de vaporisation -57 °C (216 K), pressurisé
-- Température critique 31,1°C
-- Pression critique 7,4 MPa
-- Point triple -56,6°C à 519 kPa
-- Solubilité 1,45 kg.m-3
--Densité 1,87 kg.m-3 (gaz à 298K 1,013 bar) donc PLUS dense que l'air
-- Viscosité 0.07 cP à - 78 °C
-- Chaleur latente de vaporisation (0°C) 234,5 kJ.kg-1
-- Chaleur latente de vaporisation (-16.7°C) 276,8 kJ.kg-1
-- Chaleur latente de vaporisation (-28.9°C) 301.7 kJ.kg-1
-- Chaleur latente de fusion (à -56,6°C) 199 kJ.kg-1

CO2 diagramme d'etat

Dans les conditions normales c'est un gaz incolore, inodore et à la saveur piquante, présent dans l'atmosphère à 0,0375 % en volume, soit 375 ppmv (parties par million en volume). Mais l'augmentation est de 2 ppmv/an, de par les activités humaines de consommation des combustibles fossiles : charbon, pétrole, gaz. C'est un gaz à effet de serre.

Cycle O2 CO2

En respirant, nous exhalons du CO2, de même que le pot d'échappement d'un véhicule à moteur ou la cheminée d'une maison. Ce gaz résulte de la combinaison de l'oxygène avec des combustibles.
-- Dans notre cas, il s'agit des aliments.
-- Dans le cas d'un véhicule, il s'agit d'essence ou de gazole
-- Dans le cas d'une maison, il s'agit de mazout

Mais ce peut être aussi le gaz naturel, le charbon ou le bois.

La vie, telle que nous la connaissons, n'existerait pas au sein de la biosphère sans la photosynthèse. Inversement, l'anhydride carbonique est produit par la respiration animale et celle des végétaux, ainsi que par la combustion des produits d'origine organique (bois, dérivés du pétrole, charbon...) et par leur décomposition.

Le rôle joué dans l'atmosphère par ce corps pur composé qu'est le CO2 est donc sans commune mesure avec sa composition volumétrique, de l'ordre de 0,03 % par rapport à l'air sec (et le place au quatrième rang des constituants de l'air).

Contributions naturelles à effet serre GIEC

Face à ces "sources" de CO2 atmosphérique, les zones végétales ne forment pas un véritable "puits", dans la mesure où le bilan entre l'émission de gaz carbonique la nuit et la restitution d'oxygène le jour semblent s'équilibrer. Il n'en va pas de même pour l'eau liquide, qui dissout le gaz carbonique : aussi les océans sont-ils considérés comme un puits de CO2.Le taux de gaz carbonique dans l'atmosphère sur les 400 000 dernières années a pu être reconstitué, grâce aux "carottes" de glace prélevées en Antarctique et au Groenland. Ce taux montre des variations normales mais il apparaît que la teneur en CO2 a augmenté de 30 % ces 150 dernières années.

Emissions anthropiques GIEC 2007

Durée de séjour approximative dans l'atmosphère de quelques gaz à effet de serre :

- Gaz carbonique (CO2)  100 ans
- Méthane (CH4)  12 ans
- Protoxyde d'azote (N2O)  120 ans
- Halocarbures jusqu'à 50.000 ans

Découvert vers 1638 par Jan Baptist van Helmont, il fut isolé par Joseph Priestley en 1766 et en 1776, Lavoisier mit en évidence que ce gaz est le produit de la combustion du carbone avec le dioxygène.