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Général | |||||
Formule brute | CO2 | ||||
Nom IUPAC | Dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) | ||||
Numéro CAS | 124-38-9 | ||||
Apparence | Gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) incolore | ||||
Propriétés physiques | |||||
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) moléculaire | 44,01 g.mol − 1 | ||||
Température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de fusion |
−78,5 °C (195 K) | ||||
Température de vaporisation |
−57 °C (216 K), pressurisé | ||||
Solubilité | 1,45 kg.m − 3 | ||||
Densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) | 1,87 kg.m − 3 (gaz à 298K 1,013 bar) PLUS dense que l'air |
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Viscosité (La viscosité (du latin viscum, gui) peut être définie comme la résistance...) | 0.07 cP à −78 °C | ||||
Thermochimie (La thermochimie est une partie de la chimie qui étudie les phénomènes thermiques qui...) | |||||
ΔfH0gas | -393,5 kJ.mol − 1 | ||||
ΔfH0liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) | |||||
ΔfH0solide | |||||
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. |
Le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) (appelé parfois, de façon impropre " gaz carbonique ") est un composé chimique composé d'un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de carbone et de deux atomes d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) et dont la formule brute est : CO2.
Cette molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) linéaire a pour formule développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) de Lewis : O=C=O.
Dans les conditions normales de température et de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) le dioxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et à la saveur piquante communément appelée gaz carbonique ou encore anhydride carbonique.
Il est présent dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) dans une proportion approximativement égale à 0,0375 % en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...), dans cette décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix »...) (années 2000), soit 375 ppmv (parties par million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) en volume). Mais elle augmente rapidement, d'environ 2 ppmv/an, de par les activités humaines de consommation des combustibles fossiles : charbon, pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...), gaz.
C'est un gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...).
Il est produit notamment lors de la fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue...) aérobie (Aérobie désigne la capacité d'un organisme ou micro-organisme de se développer dans l'air...) ou de la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) de composés organiques, et lors de la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet...) des êtres vivants et des végétaux. Pour ces derniers, la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et...) piège beaucoup plus de CO2 que sa respiration n'en produit.
Formule chimique | CO2 |
Masse moléculaire | 44.01 g.mol − 1 |
Température critique | 31,1°C |
Pression critique | 7,4 MPa |
Point (Graphie) triple | -56,6°C à 416 kPa |
Chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur...) de vaporisation (0°C) | 234,5 kJ.kg − 1 |
Chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) 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 |
Le CO2 dissous dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) forme avec elle de l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...) carbonique (H2CO3). Il est plus soluble dans l'eau froide que chaude. L'acide carbonique n'est que modérément stable et il se décompose facilement en H2O et CO2. En revanche, lorsque le dioxyde de carbone se dissout dans une solution aqueuse basique (soude, potasse...), la base déprotone l'acide carbonique pour former un hydrogénocarbonate (HCO3–), aussi appelé bicarbonate, puis un carbonate (CO32–). Dans ce cas, la solubilité est énormément augmentée. Par exemple, une solution aqueuse saturée de carbonate de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de...) (K2CO3) a une concentration de 112% (en masse) en carbonate à 20°C.
Le dioxyde de carbone fut découvert vers 1638 par un médecin (Un médecin est un professionnel de la santé titulaire d'un diplôme de docteur en...) belge du nom de Jan Baptist van Helmont qui lui donna le nom d'anhydride carbonique.
Les propriétés du dioxyde de carbone furent étudiées plus à fond en 1750 par le chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la...) et physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) britannique, Joseph Black. Vers 1754, il appela ce gaz air fixe, mettant à mal la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) du phlogiston encore enseignée à cette époque.
Le gaz carbonique fut par la suite isolé par le pasteur anglais Joseph Priestley (Joseph Priestley (13 mars 1733 à Birstall, West Yorkshire –...) en 1766.
En 1776, le chimiste français Antoine-Laurent De Lavoisier mit en évidence que ce gaz est le produit de la combustion du carbone avec le dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...). Dès 1875 se répandirent les premières boissons artificiellement gazeuses grâce à l'invention des récipients pressurisés.
Sous forme gazeuse, il est utilisé pour :
Sous forme liquide, il est utilisé comme :
À NOTER : à pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression qu'exerce le mélange gazeux constituant...), le dioxyde de carbone n'est jamais sous forme liquide. Il passe directement de la forme solide à la forme gazeuse (sublimation).
Le dioxyde de carbone sous forme solide ou glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) carbonique appelée aussi Carboglace ou glace sèche est issue du CO2 liquide sous forme de neige carbonique qui est ensuite compactée pour devenir glace carbonique.
Cette glace carbonique se sublime en ne laissant aucun résidu et produit très rapidement une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) (150 fr/h/kg à -78,5 °C), l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) lui a donc rapidement trouvé de multiples utilisations.
Au delà de son point critique, le dioxyde de carbone entre dans une phase appelée "supercritique". La courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) d'équilibre liquide gaz est interrompue au niveau du point critique, assurant à la phase supercritique un continuum des propriétés physico-chimiques sans changement de phase. C'est une phase aussi dense qu'un liquide mais assurant des propriétés de transport (viscosité, diffusion) proche d'un gaz. Le dioxyde de carbone supercritique est utilisée comme solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) "vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...)", les extraits étant exempt de trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le...) de solvant.
L'électronégativité des atomes d'oxygène rend le carbone central très électrophile. De très nombreux nucléophiles peuvent donc réagir avec le dioxyde de carbone mais il faut noter que le produit de la réaction n'est pas forcément stable. En général, on place de la carboglace dans un récipient fermé muni d'un tuyau ; la carboglace se sublime et l'on fait buller le dioxyde de carbone gazeux dans le milieu réactionnel.
Quelques exemples de réaction :