GASES
Gases: O2, CO2 y N2. El O2 es necesario para la respiración aeróbica, libera CO2. El CO2 atmosférico es la puerta de entrada del carbono, se utiliza para la fotosíntesis (para elaborar glucosa). El N2 forma parte de las proteínas y de los ácidos nucléicos.
Gases: O2, CO2 y N2. El O2 es necesario para la respiración aeróbica, libera CO2. El CO2 atmosférico es la puerta de entrada del carbono, se utiliza para la fotosíntesis (para elaborar glucosa). El N2 forma parte de las proteínas y de los ácidos nucléicos.
DIOXIDO DE CARBONO
El dióxido
de carbono, también denominado óxido
de carbono (IV), gas
carbónico y anhídrido carbónico,
es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula molecular esCO2. Es una molécula
lineal y no
polar, a pesar de tener enlaces polares. Esto se debe a que, dada
la hibridación del carbono, la molécula posee una geometría lineal y simétrica.
Su representación por estructura de Lewis es: O=C=O. Como parte del ciclo del carbono, plantas, algas y cianobacterias usan la energía lumínica del Sol para fotosintetizar carbohidratos a
partir del dióxido de carbono y el agua, expulsando oxígeno como desecho de la
reacción Sin embargo, las
plantas no pueden hacer la fotosíntesis por la noche o en oscuridad,
desprendiendo una cantidad menor de dióxido de carbono debido a la respiración celular.3 No solo las plantas, la mayoría de losorganismos en la Tierra que respiran expulsan dióxido de carbono como desecho del metabolismo,
incluyendo al ser humano El dióxido de carbono es producido también por
la combustión del carbón y los hidrocarburos, y es emitido
por volcanes, géiseres y fuentes volcánicas. El dióxido de carbono es un importante gas
que regula el calentamiento global de la superficie de la Tierra, además de ser la primera fuente de
carbono para la vida en la Tierra.
el dióxido de carbono se
produce por la respiración animal y la fermentación microbiana
Ciclo entre autótrofos y
heterótrofos. Los organismos autótrofos pueden
utilizar dióxido de carbono (CO2) y agua para
formar oxígeno y compuestos orgánicos complejos, principalmente a través del
proceso de fotosíntesis. Todos los organismos pueden usar tales compuestos para
formar nuevamente CO2 y agua
a través de la respiración celular.
El ciclo del dióxido de
carbono comprende, en primer lugar, un ciclo biológico donde se producen unos
intercambios de carbono (CO2) entre
la respiración de los seres vivos y la atmósfera. La retención del carbono se
produce a través de la fotosíntesis de las plantas, y la emisión a la atmósfera, a
través de la respiración animal y vegetal. Este proceso es relativamente corto
y puede renovar el carbono de toda la Tierra en 20 años.
El dióxido de carbono, junto al vapor de agua y
otros gases, es uno de los gases de efecto invernadero (G.E.I.) que
contribuyen a que la Tierra tenga una temperatura tolerable
para la biomasa. Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono se supone que
acentuaría el fenómeno conocido como efecto invernadero,[cita requerida] reduciendo
la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del planeta;
sin embargo, se sabe también que un aumento de la temperatura del mar por otras
causas (como la intensificación de la radiación solar) provoca una mayor
emisión del dióxido de carbono que permanece disuelto en los océanos (en
cantidades colosales), de tal forma que la variación del contenido del gas en
el aire podría ser causa o consecuencia de los cambios de temperatura, cuestión
que no ha sido dilucidada por la ciencia.
En los últimos años la cantidad de
dióxido de carbono en la atmósfera ha presentado un aumento. Se ha pasado de
unas 280 ppm en la era preindustrial a unas 390 ppm en 2009 (aun cuando su concentración
global en la atmósfera es de apenas 0,039 %). Este aumento podría
contribuir, según el Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático promovido
por la ONU, al calentamiento global del
clima planetario;5 en
oposición, otros científicos6dudan
de que la influencia de los gases llamados "de efecto invernadero"
(básicamente anhídrido carbónico y metano) haya sido crucial en el
calentamiento que se lleva registrando en promedio en la superficie terrestre
(0,6 °C) en los aproximadamente últimos 100 años.
Son los océanos y en
mares donde se encuentra mas cantidad de CO2 almacenado, les siguen los bosques
y selvas, y tercero en el suelo como formaciones rocosas. Ahora con el
desarrollo humano y causante del calentamiento del planeta hay mucho,
demasiado, y en cantidades preocupantes en la atmósfera.
Ahora bien en el cuerpo
humano se genera apartir de la inhalación, en el que la expansión de la caja
toráxica genera una pérdida de presión (vacío) que provoca el ingreso de aire
atmósferico hasta los sacos alveolares donde la sangre libera principalmente
dióxido de carbono e incorpora oxígeno por difusión. Luego, el tórax se contrae
(llamado exhalación) expulsando este aire. Estos movimientos las personas lo
realizan la mayor parte del tiempo de forma automática (controlado por el
sistema nervioso autónomo), aunque también puede realizarse de manera
controlada, sobre todo para mejorar el rendimiento deportivo, hasta la apnea.
El volumen de aire que entra y sale del pulmón por minuto, tiene cierta sincronía con el sistema cardiovascular y el ritmo circadiano (como disminución de la frecuencia de inhalación/exhalación durante la noche y en estado de vigilia/sueño). Variando entre 6 a 80 litros (dependiendo de la demanda).
El volumen de aire que entra y sale del pulmón por minuto, tiene cierta sincronía con el sistema cardiovascular y el ritmo circadiano (como disminución de la frecuencia de inhalación/exhalación durante la noche y en estado de vigilia/sueño). Variando entre 6 a 80 litros (dependiendo de la demanda).
¿Dónde encontramos
dióxido de carbono en La Tierra?
El dióxido de carbono
se encuentra principalmente en el aire, pero también en el agua formando parte
del ciclo del carbono.
Los seres humanos usamos el dióxido de carbono de muchas formas diferentes. El ejemplo más familiar es el uso en bebidas refrescantes y cerveza, para hacerlas gaseosas.
Algunos extintores usan dióxido de carbono porque es más denso que el aire. El dióxido de carbono puede cubrir un fuego, debido a su pesadez. Impide que el oxígeno tenga acceso al fuego y como resultado, el material en combustión es privado del oxígeno que necesita para continuar ardiendo.
La forma sólida del dióxido de carbono, comúnmente conocida como hielo seco, se usa en los teatros para crear nieblas en el escenario y hacer que cosas como las “pociones mágicas” burbujeen.
El papel del dióxido de carbono en los procesos ambientales
El dióxido de carbono es uno de los gases más abundantes en la atmósfera. El dióxido de carbono juega un papel importante en los procesos vitales de plantas y animales, tales como fotosíntesis y respiración
Las plantas verdes transforman el dióxido de carbono y el agua en compuestos alimentarios, tales como glucosa y oxígeno. Este proceso se denomina fotosíntesis.
La reacción de la fotosíntesis es como sigue:
6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2
Las plantas y los animales, a su vez, transforman los componentes alimentarios combinándolos con oxígeno para obtener energía para el crecimiento y otras funciones vitales. Este es el proceso de respiración, el inverso de la fotosíntesis.
La reacción de la respiración es como sigue::
C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O
La fotosíntesis y la respiración juegan un papel muy importante en el ciclo del carbón y están en equilibrio entre sí.
La fotosíntesis domina durante la época más templada del año y la respiración domina durante la época más fría del año. Sin embargo, ambos procesos tienen lugar a lo largo de todo el año. En conjunto, entonces, el dióxido de carbono en la atmósfera disminuye durante la época de crecimientoy aumenta durante el resto del año.
Debido a que las estaciones en los hemisferios norte y sur son opuestas, el dióxido de carbono en la atmósfera aumenta en el norte mientras que disminuye en el sur, y viceversa. El ciclo está más claramente presente en el hemisferio norte; porque tiene relativamente más masa y vegetación terrestre. Los océanos predominan en el hemisferio sur.:
Los humanos han estado incrementando la cantidad
de dióxido de carbono en el aire quemando combustibles fósiles, produciendo
cemento y clareando terreno y quemando bosques. Alrededor del 22% de la actual
concentración de CO2 en la
atmósfera existe debido a estas actividades humanas, considerando que no hay
cambio en las cantidades naturales de dióxido de carbono.
En el siguiente párrafo hablaremos de estos
efectos con más detalle
Problemas ambientales – el efecto invernadero
La troposfera es la
parte baja de la atmósfera, de 10 a 15 kilómetros de ancho. Dentro de la
troposfera hay gases llamados gases invernadero. Cuando la luz del sol alcanza
La Tierra, una parte es transformada en calor. Los gases invernadero absorben
parte del calor y lo retienen cerca de la superficie terrestre, de forma que La
Tierra se calienta. Este proceso, comúnmente conocido como efecto invernadero
La vida tal y como la conocemos existe únicamente gracias a este efecto invernadero natural, poque este proceso regula la temperatura de La Tierra. Cuando el efecto invernadero no exista, toda La Tierra se cubrirá de hielo.
La cantidad de calor retenida en la troposfera determina la temperatura de La Tierra. La cantidad de calor en la troposfera depende de las concentraciones de los gases invernadero y de la cantidad de tiempo que estos gases permanecen en la atmósfera. Los gases invernadero más importantes son dióxido de carbono, CFCs (Cloro Fluoro Carbonos), óxidos de nitrógeno y metano.
Desde el inicio de la revolución industrial en 1850, los proceos humanos han estado provocando emisiones de gases invernadero, tales como CFCs y dióxido de carbono. Esto ha causado un problema ambiental: la cantidad de gases invernadero ha aumentado tanto, que el clima terrestre está cambiando porque las temperaturas están aumentando.
Esta adición anti-natural al efecto invernadero es conocida como calentamiento global. Se sospecha que el calentamiento global puede provocar un aumento de la actividad de las tormentas, derretimiento de las placas de hielo de los polos, lo que provocará inundaciones en los continentes habitados, y otros problemas ambientales.
En el párrafo anterior se han mencionado diversas actividades humanas que contribuyen a la emisión de dióxido de carbono gaseoso. De esas actividades la combustión de combustibles fósiles para la generación de energía provoca alrededor del 70-75% de las emisiones de dióxido de carbono. El resto del 20-25% de las emisiones son provocadas por las emisiones de los tubos de escape de los vehículos.
La mayor parte de las emisiones de dióxido de carbono derivan de procesos industriales en países desarrollados, tales como los Estados Unidos y Europa. Sin embargo, las emisiones de dióxido de carbono de los países desarrollados están aumentando. En este siglo, se prevé que las emisiones de dióxido de carbono se dupliquen y se prevé que continuarán aumentando y que posteriormente causarán problemas.
El dióxido de carbono permanece en la troposfera durante 50 a 200 años.
El tratado de Kyoto
Los líderes mundiales se reunieron en Kyoto, Japón,
en Diciembre de 1997 para considerar un tratado mundial que restringiera las
emisiones de los gases invernadero, principalmente del dióxido de carbono, que
se supone que causan el calentamiento global. Desafortunadamente, mientras que
los tratados de Kyoto han estado funcionando por un tiempo, América está ahora
intentando evadirlos.
El dióxido de carbono y la salud
El dióxido de carbono es esencial para la
respiración interna en el cuerpo humano. La respiración interna es un proceso
por el cual el oxígeno es transportado a los tejidos corporales y el dióxido de
carbono es tomado de ellos y transportado al exterior.
El dióxido de carbono es un guardián del pH de la sangre, lo cual es esencial para sobrevivir. El sistema regulador en el cual el dióxido de carbono juega un papel importante es el llamado tampón carbonato. Consiste en iones bicarbonato y dióxido de carbono disuelto, con ácido carbónico. El ácido carbónico neutraliza los iones hidroxilo, lo que hará aumentar el pH de la sangre cuando sea añadido. El ión bicarbonato neutraliza los protones, lo que provocará una disminución del pH de la sangre cuando sea añadido. Tanto el incremento como la disminución del pH son una amenaza para la vida.
Aparte de ser un tampón esencial en el cuerpo humano, también se sabe que el dióxido de carbono tiene efectos sobre la salud cuando la concentración supera un cierto límite.
Los principales peligros para la salud del dióxido
de carbono son:
- Asfixia. Causada por la liberación de
dióxido de carbono en un área cerrada o sin ventilación. Esto puede disminuir
la concentración de oxígeno hasta un nivel que es inmediatamente peligroso para
la salud humana.
- Congelación. El dióxido de carbono
siempre se encuentra en estado sólido por debajo de los 78oC
en condiciones normales de presión, independientemente de la temperatura del
aire. El manejo de este material durante más de un segundo ó dos sin la
protección adecuada puede provocar graves ampollas, y otros efectos indeseados.
El dióxido de carbono gaseoso liberado por un cilindro de acero, tal como un
extintor de incendios, provoca similares efectos.
- Daños renales o coma. Esto es causado
por una alteración en el equilibrio químico de el tampón carbonato. Cuando la
concentración de dióxido de carbono aumenta o disminuye, provocando alteración
del equilibrio, puede tener lugar una situación amenazante para la salud.
El dióxido de carbono (CO2) es el más importante de los gases menores, involucrado en un complejo ciclo global.
Se libera desde el interior de la Tierra a través de fenómenos tectónicos, vulcanismo y a través de la respiración, procesos de suelos, combustión de
compuestos con carbono y la evaporación oceánica.
Por otro lado es disuelto
en los océanos y consumido en procesos fotosintéticos. En la actualidad su
concentración ya superó las 400 ppmv (partes por millón volumen) y el máximo
histórico sigue subiendo año tras año, producto de la acciónantropogénica:
quema de combustibles fósiles y materia orgánica en general y procesos industriales como la
fabricación de cemento.
- Fuentes naturales: respiración, descomposición
de materia orgánica, incendiosforestales
naturales.
- Fuentes antrópicas: quema de combustibles fósiles,
cambios en uso de suelos (principalmente deforestación), quema de biomasa,
manufactura de cemento.
Las opciones de mitigación del dióxido del
carbono comprenden la mejora de la eficiencia energética, la preferencia de
combustibles que dependan menos del carbono, la energía nuclear, las fuentes de
energía renovables, el perfeccionamiento de los sumideros biológicos y la reducción
de los emisores de gases de efecto invernaderos diferentes del dióxido de
carbono.
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