कार्बन डाइऑक्साइड

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'कार्बन डाइऑक्साइड (Carbon dioxide) एक रासायनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र ' है। यह ऐसे अणुओं से बना है जिनमें प्रत्येक में एक कार्बन परमाणु दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक रूप से द्वि-आबंधित होता है। यह कमरे के तापमान पर गैस की अवस्था में पाया जाता है और सामान्य सांद्रता पर यह गंधहीन होता है। कार्बन चक्र में कार्बन के स्रोत के रूप में, वायुमंडलीय पृथ्वी पर जीवन के लिए कार्बन का प्राथमिक स्रोत है। हवा में, कार्बन डाइऑक्साइड दृश्य प्रकाश के लिए पारदर्शी होती है लेकिन अवरक्त विकिरण (infrared radiation) को अवशोषित करती है, जिससे यह एक ग्रीनहाउस गैस के रूप में कार्य करती है। कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुलनशील है और भूजल, झीलें, हिम टोपियों और समुद्री जल में पाई जाती है।

यह पृथ्वी के वायुमंडल में 428 पार्ट्स प्रति मिलियन (ppm) की मात्रा पर एक अल्प गैस (trace gas) है,Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tag</ref> या लगभग 0.043% (जुलाई 2025 के अनुसार) है जो पूर्व-औद्योगिक स्तरों के 280 ppm या लगभग 0.028% से बढ़कर इतनी हुई है।^[1]^[2] जीवाश्म ईंधन को जलाना इन बढ़ी हुई सांद्रता का मुख्य कारण है, जो जलवायु परिवर्तन का प्राथमिक कारण हैं।^[3]

प्रैम्बियन (Precambrian) के अंतिम समय से लेकर पृथ्वी के पूर्व-औद्योगिक वायुमंडल में इसकी सांद्रता जीवों और भूवैज्ञानिक विशेषताओं द्वारा विनियमित होती रही है। पौधे, शैवाल और साइनोबैक्ट्रिया कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने के लिए सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करते हैं, इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है, जो अपशिष्ट उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन करती है।^[4] इसके विपरीत, सभी वायवीय जीव जब श्वसन द्वारा ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए कार्बनिक यौगिक का चयापचय करते हैं, तो ऑक्सीजन की खपत करते हैं और अपशिष्ट के रूप में छोड़ते हैं।^[5] जब कार्बनिक पदार्थ सड़ते या जलते हैं (जैसे जंगल की आग में), तो उनमें से निकलती है। जब कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुलती है, तो यह कार्बोनेट और मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट (HCO₃^–) बनाती है, जिससे महासागरीय अम्लीकरण होता है क्योंकि वायुमंडलीय का स्तर बढ़ता है।^[6]

कार्बन डाइऑक्साइड शुष्क हवा से 53% अधिक सघन (denser) है, लेकिन यह लंबे समय तक टिकने वाली है और वायुमंडल में अच्छी तरह से घुल-मिल जाती है। वायुमंडल में अतिरिक्त उत्सर्जन का लगभग आधा हिस्सा भूमि और महासागर के कार्बन सिंक द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है।^[7] ये सिंक संतृप्त हो सकते हैं और परिवर्तनशील होते हैं, क्योंकि अपघटन और दावानल के परिणामस्वरूप वापस वायुमंडल में चली जाती है।^[8] , या इसमें मौजूद कार्बन, अंततः चट्टानों और कोयला, पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस जैसे कार्बनिक भंडारों में अलग (सुरक्षित) कर दिया जाता है।

मनुष्यों द्वारा उत्पादित लगभग सारा वायुमंडल में जाता है। सालाना उत्पादित का 1% से भी कम हिस्सा व्यावसायिक उपयोग में लाया जाता है, जिसका उपयोग ज्यादातर उर्वरक उद्योग में और तेल तथा गैस उद्योग में वर्धित तेल पुनर्प्राप्ति के लिए किया जाता है। अन्य व्यावसायिक अनुप्रयोगों में खाद्य और पेय उत्पादन, धातु निर्माण, शीतलन, आग बुझाना और ग्रीनहाउस में पौधों की वृद्धि को प्रोत्साहित करना शामिल है।^[9]33

रासायनिक और भौतिक गुण

संरचना, आबंधन और आणविक कंपन

আরও দেখুন: Molecular orbital diagram#Carbon dioxide अपनी साम्यावस्था ज्यामिति (equilibrium geometry) पर कार्बन डाइऑक्साइड अणु की सममिति रेखीय (linear) और केंद्रसममित (centrosymmetric) होती है। कार्बन डाइऑक्साइड में कार्बन-ऑक्सीजन आबंध की लंबाई 116.3 pm होती है, जो विशिष्ट एकल C–O आबंध की लगभग 140 pm की लंबाई से काफी छोटी है, और कार्बोनिल जैसे अधिकांश अन्य C–O बहु-आबंधित कार्यात्मक समूहों से भी छोटी है।^[10] चूँकि यह केंद्रसममित है, इसलिए अणु का कोई विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण नहीं होता है।

एक रेखीय त्रिपमाणु अणु के रूप में, में चार कंपन विधाएँ होती हैं जैसा कि आरेख में दिखाया गया है। सममित और असममित तनाव विधाओं में, परमाणु अणु की धुरी के साथ चलते हैं। दो बंकन विधाएँ होती हैं, जो समरूपी (degenerate) होती हैं, जिसका अर्थ है कि अणु की सममिति के कारण उनकी आवृत्ति और ऊर्जा समान होती है। जब कोई अणु किसी सतह को छूता है या किसी अन्य अणु को छूता है, तो दोनों बंकन विधाओं की आवृत्ति भिन्न हो सकती है क्योंकि दोनों विधाओं के लिए अंतःक्रिया अलग होती है। कुछ कंपन विधाएँ अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रम में देखी जाती हैं: तरंग संख्या 2349 cm⁻¹ (तरंगदैर्ध्य 4.25 μm) पर असममित तनाव विधा और 667 cm⁻¹ (तरंगदैर्ध्य 15.0 μm) पर बंकन विधाओं का समरूपी युग्म। सममित तनाव विधा विद्युत द्विध्रुव नहीं बनाती है इसलिए IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में नहीं देखी जाती है, लेकिन इसे 1285 cm⁻¹ पर फेर्मी अनुनाद द्विक (doublet) के साथ, 1388 cm⁻¹ (तरंगदैर्ध्य 7.20 μm) पर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में पहचाना जाता है।^[11]

गैस चरण में, कार्बन डाइऑक्साइड अणु महत्वपूर्ण कंपन गतियों से गुजरते हैं और एक निश्चित संरचना नहीं रखते हैं। हालाँकि, एक कूलॉम विखंडन इमेजिंग प्रयोग में, आणविक संरचना की एक तात्कालिक छवि का अनुमान लगाया जा सकता है। कार्बन डाइऑक्साइड के लिए ऐसा प्रयोग^[12] किया गया है। इस प्रयोग का परिणाम, और अणु की अब् इनिशियो (ab initio) संभावित ऊर्जा सतह पर आधारित सैद्धांतिक गणनाओं का निष्कर्ष,^[13] यह है कि गैस चरण में कोई भी अणु कभी भी पूरी तरह से रेखीय नहीं होता है। यह प्रति-सहज ज्ञान युक्त (counter-intuitive) परिणाम तुच्छ रूप से इस तथ्य के कारण है कि रेखीय ज्यामिति के लिए परमाणु गति आयतन तत्व शून्य हो जाता है।^[13] द्विपरमाणु अणुओं को छोड़कर सभी अणुओं के लिए ऐसा ही होता है।

जलीय विलयन में

আরও দেখুন: Carbonic acid कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुलनशील है, जिसमें यह उत्क्रमणीय रूप से H2CO3 (कार्बोनिक एसिड) बनाता है, जो एक कमजोर अम्ल है, क्योंकि पानी में इसका आयनीकरण अधूरा होता है।

CO2 + H2O <-> H2CO3

25 °C पर कार्बोनिक एसिड का जलयोजन साम्य स्थिरांक (hydration equilibrium constant) निम्नलिखित है:

K_{h} = \frac{[H_{2} C O_{3}]}{[C O_{2}_{(a q)}]} = 1.70 \times 1 0^{- 3}

इसलिए, अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित नहीं होती है, बल्कि अणुओं के रूप में बनी रहती है, जो pH को प्रभावित नहीं करती है।

, H2CO3, और डीप्रोटونات रूपों HCO₃^– (बाइकार्बोनेट) और CO₃^2– (कार्बोनेट) की सापेक्ष सांद्रता pH पर निर्भर करती है। जैसा कि बजेरुप आरेख (Bjerrum plot) में दिखाया गया है, तटस्थ या थोड़े क्षारीय पानी (pH > 6.5) में, बाइकार्बोनेट रूप प्रमुख होता है (>50%) जो समुद्री जल के pH पर सबसे अधिक प्रचलित (>95%) हो जाता है। बहुत क्षारीय पानी (pH > 10.4) में, प्रमुख (>50%) रूप कार्बोनेट होता है। महासागर, हल्के क्षारीय होने के कारण, जिनका सामान्य pH = 8.2–8.5 होता है, प्रति लीटर लगभग 120 mg बाइकार्बोनेट रखते हैं।

द्विप्रोटिक होने के कारण, कार्बोनिक एसिड के दो अम्ल वियोजन स्थिरांक होते हैं, पहला बाइकार्बोनेट (जिसे हाइड्रोजनीकरण कार्बोनेट भी कहा जाता है) आयन (HCO₃^–) में वियोजन के लिए है:

H2CO3 <-> H+ + HCO₃^–

K_a1 = 2.5 × 10⁻⁴ mol/L; 25 °C पर pK_a1 = 3.6।^[10]

यह वास्तविक पहला अम्ल वियोजन स्थिरांक है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया जाता है:

K_{a 1} = \frac{[H C O_{3}^{-}] [H^{+}]}{[H_{2} C O_{3}]}

जहाँ भाजक (denominator) में केवल सहसंयोजक रूप से बंधे H2CO3 शामिल हैं और इसमें जलयोजित (aq) शामिल नहीं है। 4.16 × 10⁻⁷ के पास का बहुत छोटा और अक्सर उद्धृत मूल्य (या pK_a1 = 6.38) एक प्रतीत होने वाला (apparent) मूल्य है जिसकी गणना इस (गलत) धारणा पर की जाती है कि सभी घुले हुए कार्बोनिक एसिड के रूप में मौजूद हैं, ताकि:

K_{a 1} (a p p a r e n t) = \frac{[H C O_{3}^{-}] [H^{+}]}{[H_{2} C O_{3}] + [C O_{2}_{(a q)}]}

चूँकि अधिकांश घुले हुए , अणुओं के रूप में रहते हैं, इसलिए वास्तविक K_a1 की तुलना में K_a1(apparent) का भाजक बहुत बड़ा और मान बहुत छोटा होता है।^[14]

बाइकार्बोनेट आयन एक उभयधर्मी (amphoteric) प्रजाति है जो विलयन के pH के आधार पर एक अम्ल या एक क्षार के रूप में कार्य कर सकती है। उच्च pH पर, यह काफी हद तक कार्बोनेट आयन (CO₃^2–) में वियोजित हो जाता है:

HCO₃^– ⇌ CO₃^2– + H⁺

K_a2 = 4.69 × 10⁻¹¹ mol/L; pK_a2 = 10.329

जीवों में, कार्बोनिक एसिड का उत्पादन कार्बनिक एनहाइड्राइज के रूप में जाने जाने वाले एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है।

इसकी अम्लता को बदलने के अलावा, पानी में कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति इसके विद्युत गुणों को भी प्रभावित करती है। जब कार्बन डाइऑक्साइड विलवणीकृत पानी में घुलती है, तो विद्युत चालकता 1 μS/cm से कम से बढ़कर लगभग 30 μS/cm हो जाती है। गर्म करने पर, पानी $C O_{2}$ की उपस्थिति से प्रेरित चालकता को धीरे-धीरे खोना शुरू कर देता है, जो विशेष रूप से 30 °C से अधिक तापमान होने पर दिखाई देता है।

संतृप्ति के बिना पूरी तरह से विआयनित (deionized) पानी की विद्युत चालकता की तापमान निर्भरता इन आंकड़ों के संबंध में तुलनात्मक रूप से कम है।

रासायनिक अभिक्रियाएँ

एक प्रबल इलेक्ट्रोफाइल है जिसकी इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिक्रियाशीलता बेंजल्डिहाइड या दृढ़ता से इलेक्ट्रोफिलिक α,β-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिकों के तुलनीय है। हालाँकि, समान प्रतिक्रियाशीलता वाले इलेक्ट्रोफाइल के विपरीत, न्यूक्लियोफाइल की  के साथ प्रतिक्रियाएँ थर्मोडायनामिक रूप से कम अनुकूल होती हैं और अक्सर अत्यधिक उत्क्रमणीय पाई जाती हैं।^[15] कार्बामेट बनाने के लिए ऐमीन के साथ कार्बन डाइऑक्साइड की उत्क्रमणीय प्रतिक्रिया का उपयोग  स्क्रबर में किया जाता है और इसे ऐमीन गैस शोधन द्वारा कार्बन कैप्चर और स्टोरेज के लिए संभावित शुरुआती बिंदु के रूप में सुझाया गया है।

केवल बहुत मजबूत न्यूक्लियोफाइल, जैसे ग्रीनयार अभिकर्मक और ऑर्गोलिथियम यौगिकों द्वारा प्रदान किए गए कार्बॅनियन, कार्बोक्सिलेट देने के लिए के साथ प्रतिक्रिया करते हैं:

MR + CO2 -> RCO2M

जहाँ M = Li या Mg Br और R = ऐल्किल या ऐरिल।

मेटल कार्बन डाइऑक्साइड कॉम्प्लेक्स में, एक लिगैंड के रूप में कार्य करता है, जो के अन्य रसायनों में रूपांतरण को सुगम बना सकता है।^[16]

का CO में अपचयन आमतौर पर एक कठिन और धीमी प्रतिक्रिया है:

CO2 + 2 e- + 2 H+ -> CO + H2O

pH 7 के पास इस प्रतिक्रिया के लिए रेडॉक्स विभव मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के बदले लगभग −0.53 V है। निकेल युक्त एंजाइम कार्बन मोनोऑक्साइड डिहाइड्रोजनेज इस प्रक्रिया को उत्प्रेरित करता है।^[17]

फोटोऑटोट्रॉफ़ (यानी पौधे और साइनोबैक्ट्रिया) हवा और पानी से अवशोषित से साधारण शर्करा को प्रकाश-संश्लेषित करने के लिए सूर्य के प्रकाश में निहित ऊर्जा का उपयोग करते हैं:

n CO2 + n H2O -> (CH2O)_{n} + n O2

भौतिक गुण

আরও দেখুন: Carbon dioxide data

कार्बन डाइऑक्साइड रंगहीन होती है। कम सांद्रता पर, गैस गंधहीन होती है; हालाँकि, पर्याप्त उच्च सांद्रता पर, इसकी तीखी, अम्लीय गंध होती है।^[18] मानक तापमान और दबाव पर, कार्बन डाइऑक्साइड का घनत्व लगभग 1.98 kg/m³ होता है, जो हवा के घनत्व का लगभग 1.53 गुना है।^[19]

0.51795(10) MPa (5.11177(99) atm) से कम दबाव पर कार्बन डाइऑक्साइड की कोई तरल अवस्था नहीं होती है। 1 atm (0.101325 MPa) के दबाव पर, गैस 194.6855(30) K (−78.4645(30) °C) से कम तापमान पर सीधे एक ठोस में निक्षेपित (deposits) हो जाती है और इस तापमान से ऊपर ठोस सीधे गैस में ऊर्ध्वपातित (sublimes) हो जाता है। अपनी ठोस अवस्था में, कार्बन डाइऑक्साइड को आमतौर पर शुष्क बर्फ कहा जाता है।

द्रव कार्बन डाइऑक्साइड केवल 0.51795(10) MPa (5.11177(99) atm) से अधिक दबाव पर बनती है; कार्बन डाइऑक्साइड का त्रिक बिंदु (triple point) 0.51795(10) MPa (5.11177(99) atm) पर 216.592(3) K (−56.558(3) °C) है (चरण आरेख देखें)। क्रांतिक बिंदु 7.3773(30) MPa (72.808(30) atm) पर 304.128(15) K (30.978(15) °C) है। उच्च दबाव पर देखी जाने वाली ठोस कार्बन डाइऑक्साइड का एक अन्य रूप अक्रिस्टलीय (amorphous) कांच जैसा ठोस है।^[20] कांच के इस रूप को, जिसे कार्बोनिया कहा जाता है, एक हीरा निहाई (diamond anvil) में अत्यधिक दबाव (40–48 GPa, या लगभग 400,000 वायुमंडल) पर गर्म को अतिशीतलन (supercooling) करके उत्पन्न किया जाता है। इस खोज ने इस सिद्धांत की पुष्टि की कि कार्बन डाइऑक्साइड अपने मौलिक परिवार के अन्य सदस्यों, जैसे सिलिकन डाइऑक्साइड (सिलिका ग्लास) और जर्मेनियम डाइऑक्साइड के समान कांच की अवस्था में मौजूद हो सकती है। हालाँकि, सिलिका और जर्मानिया ग्लास के विपरीत, कार्बोनिया ग्लास सामान्य दबावों पर स्थिर नहीं होता है और दबाव जारी होने पर वापस गैस बन जाता है।

क्रांतिक बिंदु से ऊपर के तापमान और दबाव पर, कार्बन डाइऑक्साइड एक अतिसंक्रांति तरल (supercritical fluid) के रूप में व्यवहार करती है जिसे अतिसंक्रुति कार्बन डाइऑक्साइड (supercritical carbon dioxide) कहा जाता है।

संतृप्त द्रव कार्बन डाइऑक्साइड के तापीय और भौतिक गुणों की तालिका:^[21]^[22]

तापमान (°C)	घनत्व (kg/m³)	विशिष्ट ऊष्मा (kJ/(kg⋅K))	गतिक श्यानता (m²/s)	ऊष्मीय चालकता (W/(m⋅K))	ऊष्मीय विसरणशीलता (m²/s)	प्रांतुल संख्या
−50	1156.34	1.84	1.19 × 10⁻⁷	0.0855	4.02 × 10⁻⁸	2.96
−40	1117.77	1.88	1.18 × 10⁻⁷	0.1011	4.81 × 10⁻⁸	2.46
−30	1076.76	1.97	1.17 × 10⁻⁷	0.1116	5.27 × 10⁻⁸	2.22
−20	1032.39	2.05	1.15 × 10⁻⁷	0.1151	5.45 × 10⁻⁸	2.12
−10	983.38	2.18	1.13 × 10⁻⁷	0.1099	5.13 × 10⁻⁸	2.2
0	926.99	2.47	1.08 × 10⁻⁷	0.1045	4.58 × 10⁻⁸	2.38
10	860.03	3.14	1.01 × 10⁻⁷	0.0971	3.61 × 10⁻⁸	2.8
20	772.57	5	9.10 × 10⁻⁸	0.0872	2.22 × 10⁻⁸	4.1
30	597.81	36.4	8.00 × 10⁻⁸	0.0703	0.279 × 10⁻⁸	28.7

वायुमंडलीय दबाव पर कार्बन डाइऑक्साइड () के तापीय और भौतिक गुणों की तालिका:^[21]^[22]

तापमान (K)	घनत्व (kg/m³)	विशिष्ट ऊष्मा (kJ/(kg⋅°C))	गतिक श्यानता (kg/(m⋅s))	गतिक श्यानता (m²/s)	ऊष्मीय चालकता (W/(m⋅°C))	ऊष्मीय विसरणशीलता (m²/s)	प्रांतुल संख्या
220	2.4733	0.783	1.11 × 10⁻⁵	4.49 × 10⁻⁶	0.010805	5.92 × 10⁻⁶	0.818
250	2.1657	0.804	1.26 × 10⁻⁵	5.81 × 10⁻⁶	0.012884	7.40 × 10⁻⁶	0.793
300	1.7973	0.871	1.50 × 10⁻⁵	8.32 × 10⁻⁶	0.016572	1.06 × 10⁻⁵	0.77
350	1.5362	0.9	1.72 × 10⁻⁵	1.12 × 10⁻⁵	0.02047	1.48 × 10⁻⁵	0.755
400	1.3424	0.942	1.93 × 10⁻⁵	1.44 × 10⁻⁵	0.02461	1.95 × 10⁻⁵	0.738
450	1.1918	0.98	2.13 × 10⁻⁵	1.79 × 10⁻⁵	0.02897	2.48 × 10⁻⁵	0.721
500	1.0732	1.013	2.33 × 10⁻⁵	2.17 × 10⁻⁵	0.03352	3.08 × 10⁻⁵	0.702
550	0.9739	1.047	2.51 × 10⁻⁵	2.57 × 10⁻⁵	0.03821	3.75 × 10⁻⁵	0.685
600	0.8938	1.076	2.68 × 10⁻⁵	3.00 × 10⁻⁵	0.04311	4.48 × 10⁻⁵	0.668
650	0.8143	1.1	2.88 × 10⁻⁵	3.54 × 10⁻⁵	0.0445	4.97 × 10⁻⁵	0.712
700	0.7564	1.13	3.05 × 10⁻⁵	4.03 × 10⁻⁵	0.0481	5.63 × 10⁻⁵	0.717
750	0.7057	1.15	3.21 × 10⁻⁵	4.55 × 10⁻⁵	0.0517	6.37 × 10⁻⁵	0.714
800	0.6614	1.17	3.37 × 10⁻⁵	5.10 × 10⁻⁵	0.0551	7.12 × 10⁻⁵	0.716

जैविक भूमिका

कार्बन डाइऑक्साइड उन जीवों में कोशिकीय श्वसन का एक अंत उत्पाद है जो अपने मेटाबॉलिज्म के हिस्से के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करके शर्करा, वसा और अमीनो अम्ल को तोड़कर ऊर्जा प्राप्त करते हैं। इसमें सभी पौधे, शैवाल, जंतु और वायवीय कवक तथा बैक्टीरिया शामिल हैं। कशेरुकी जीवों में, कार्बन डाइऑक्साइड शरीर के ऊतकों से रक्त में यात्रा करती हुई त्वचा (जैसे, उभयचर) या गलफड़ों (जैसे, मछली) तक पहुँचती है, जहाँ से यह पानी में घुल जाती है, या फेफड़ों तक पहुँचती है जहाँ से इसे बाहर छोड़ दिया जाता है। सक्रिय प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे श्वसन में जितनी कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं, उससे अधिक वायुमंडल से अवशोषित कर सकते हैं।

प्रकाश संश्लेषण और कार्बन स्थिरीकरण

कार्बन स्थिरीकरण एक जैव रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड को पौधों, शैवाल और सायनोबैक्टीरिया द्वारा ग्लूकोज जैसे ऊर्जा-समृद्ध कार्बनिक अणुओं में शामिल किया जाता है, इस प्रकार वे प्रकाश संश्लेषण द्वारा अपना भोजन स्वयं बनाते हैं। प्रकाश संश्लेषण शर्करा का उत्पादन करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग करता है जिससे अन्य कार्बनिक यौगिकों का निर्माण किया जा सकता है, और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन उत्पन्न होती है।

रिबुलोस-1,5-बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेस ऑक्सीजिनेस, जिसे आमतौर पर RuBisCO के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, कार्बन स्थिरीकरण के पहले मुख्य चरण में शामिल एंजाइम है, जो बाएं आरेख में दिखाए गए अनुसार और रिबुलोस बिसफॉस्फेट से 3-फॉस्फोग्लिसरेट के दो अणुओं का उत्पादन करता है।

ऐसा माना जाता है कि RuBisCO पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला एकल प्रोटीन है।^[23]

प्रकाशीय स्वपोषी (Phototrophs) अपने प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों का उपयोग आंतरिक खाद्य स्रोतों के रूप में और जैवसंश्लेषण के लिए कच्चे माल के रूप में करते हैं, जैसे कि पॉलीसैक्राइड, न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन। इनका उपयोग उनकी अपनी वृद्धि के लिए किया जाता है, और साथ ही खाद्य श्रृंखला और खाद्य जाल के आधार के रूप में भी किया जाता है जो हमारे जैसे जानवरों सहित अन्य जीवों को पोषण देते हैं। कुछ महत्वपूर्ण प्रकाशीय स्वपोषी, कोकोलिटोफोर कठोर कैल्शियम कार्बोनेट शल्क (scales) का संश्लेषण करते हैं।^[24] कोकोलिटोफोर की एक विश्व स्तर पर महत्वपूर्ण प्रजाति एमिलियानिया हक्सलेई है जिसके कैल्साइट शल्कों ने चूना पत्थर (limestone) जैसे कई अवसादी चट्टानों का आधार बनाया है, जहाँ पहले का वायुमंडलीय कार्बन भूवैज्ञानिक समय-सीमा तक स्थिर रह सकता है।

जलवायु में कोई परिवर्तन न होने और अन्य पोषक तत्वों पर कोई सीमा न होने की स्थिति में, पौधे 1,000 ppm की सांद्रता में परिवेशी स्थितियों की तुलना में 50% तक तेजी से बढ़ सकते हैं।^[25] बढ़े हुए स्तरों के कारण फसलों की कटाई योग्य उपज में वृद्धि दिखाई देती है, FACE प्रयोगों में बढ़े हुए के तहत गेहूं, चावल और सोयाबीन सभी की उपज में 12–14% की वृद्धि दिखाई देती है।^[26]^[27]

बढ़ी हुई वायुमंडलीय सांद्रता के परिणामस्वरूप पौधों पर कम रंध्र (stomata) विकसित होते हैं^[28] जिससे पानी का उपयोग कम होता है और जल-उपयोग दक्षता बढ़ती है।^[29] मुक्त-वायु सांद्रता संवर्धन (FACE) का उपयोग करने वाले अध्ययनों से पता चला है कि संवर्धन से फसल वाले पौधों में सूक्ष्म पोषक तत्वों की सांद्रता कम हो जाती है।^[30] इसका पारिस्थितिकी तंत्र के अन्य भागों पर प्रभाव पड़ सकता है क्योंकि शाकाहारी जीवों को समान मात्रा में प्रोटीन प्राप्त करने के लिए अधिक भोजन खाने की आवश्यकता होगी।^[31]

उच्च सांद्रता वाले के संपर्क में आने वाले पौधों में फेनिलप्रोपैनॉइड्स और फ्लेवोनोइड्स जैसे द्वितीयक चयापचयों (metabolites) की सांद्रता भी बदल सकती है।^[32]^[33]

पौधे श्वसन के दौरान भी उत्सर्जित करते हैं, और इसलिए अधिकांश पौधे और शैवाल, जो C3 प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करते हैं, दिन के दौरान केवल शुद्ध अवशोषक (net absorbers) होते हैं। हालांकि एक बढ़ता हुआ जंगल हर साल कई टन अवशोषित करेगा, एक परिपक्व जंगल श्वसन और मृत नमूनों (जैसे, गिरी हुई शाखाओं) के अपघटन से उतना ही उत्पन्न करेगा जितना कि बढ़ते पौधों में प्रकाश संश्लेषण में उपयोग किया जाता है।^[34] इस लंबे समय से चली आ रही धारणा के विपरीत कि वे कार्बन तटस्थ हैं, परिपक्व वन कार्बन का संचयन जारी रख सकते हैं^[35] और मूल्यवान कार्बन सिंक बने रह सकते हैं, जो पृथ्वी के वायुमंडल के कार्बन संतुलन को बनाए रखने में मदद करते हैं। इसके अतिरिक्त, और पृथ्वी पर जीवन के लिए बेहद महत्वपूर्ण रूप से, फाइटोप्लांकटन द्वारा प्रकाश संश्लेषण ऊपरी महासागर में घुले हुए की खपत करता है और इस प्रकार वायुमंडल से के अवशोष को बढ़ावा देता है।^[36]

विषाक्तता

আরও দেখুন: कार्बन डाइऑक्साइड विषाक्तता ^[37]

शुद्ध हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा (समुद्र तल और 10 kPa स्तर के बीच औसत, यानी लगभग 30 km की ऊंचाई पर) स्थान के आधार पर 0.036% (360 ppm) और 0.041% (412 ppm) के बीच होती है।^[38]

मनुष्यों में, 5% से अधिक सांद्रता वाले के संपर्क में आने से हाइपरकेपनिया (रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की अधिकता) और श्वसन संबंधी एसिडोसिस विकसित होता है।^[39] 7% से 10% (70,000 से 100,000 ppm) सांद्रता के कारण पर्याप्त ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी दम घुट सकता है, जो चक्कर आना, सिरदर्द, दृश्य और श्रवण संबंधी शिथिलता, और कुछ मिनटों से एक घंटे के भीतर बेहोशी के रूप में प्रकट होता है।^[40] 10% से अधिक सांद्रता के कारण ऐंठन, कोमा और मृत्यु हो सकती है। 30% से अधिक स्तर तेजी से कार्य करते हैं जिससे कुछ ही सेकंड में चेतना का नुकसान हो जाता है।^[39]

चूँकि यह हवा से भारी होती है, उन स्थानों पर जहाँ हवा के बिखरने वाले प्रभावों के बिना जमीन से (उप-सतह ज्वालामुखीय या भू-थर्मल गतिविधि के कारण) अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में गैस रिसती है, यह औसत जमीन के स्तर से नीचे आश्रय वाले/गड्ढे वाले स्थानों में जमा हो सकती है, जिससे उसमें मौजूद जानवरों का दम घुट सकता है। शवों की ओर आकर्षित होने वाले मुर्दाखोर (Carrion) जीव भी मारे जाते हैं। पास के ज्वालामुखी माउंट न्यिराकोंगो से निकलने वाले उत्सर्जन के कारण गोमा शहर के पास इसी तरह से बच्चे मारे गए हैं।^[41] इस घटना के लिए स्वाहिली शब्द mazuku है।

रक्त अम्लीकरण (एसिडोसिस) के प्रभावों को संतुलित करने के लिए, की बढ़ी हुई सांद्रता के प्रति मनुष्यों में अनुकूलन होता है, जिसमें संशोधित श्वास और गुर्दे द्वारा बाइकार्बोनेट का उत्पादन शामिल है। कई अध्ययनों से पता चलता है कि बंद हवा के स्थानों (जैसे कि एक पनडुब्बी) के लिए 2.0 प्रतिशत प्रेरित सांद्रता का उपयोग किया जा सकता है क्योंकि अनुकूलन शारीरिक और प्रतिवर्ती (reversible) है, क्योंकि इस स्तर के संपर्क में पाँच दिनों तक प्रदर्शन या सामान्य शारीरिक गतिविधि में कोई गिरावट नहीं आती है।^[42]^[43] फिर भी, अन्य अध्ययन बहुत कम स्तर पर भी संज्ञानात्मक कार्य में कमी दिखाते हैं।^[44]^[45] इसके अलावा, लगातार श्वसन संबंधी एसिडोसिस के साथ, अनुकूलन या क्षतिपूरक तंत्र स्थिति को उलटने में असमर्थ होंगे।

1% से नीचे

1% से कम स्तर पर मनुष्यों और जानवरों पर दीर्घकालिक निरंतर एक्सपोजर के स्वास्थ्य प्रभावों के बहुत कम अध्ययन हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में व्यावसायिक एक्सपोज़र की सीमा आठ घंटे की अवधि के लिए 0.5% (5000 ppm) निर्धारित की गई है।^[46] इस सांद्रता पर, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के चालक दल ने सिरदर्द, सुस्ती, मानसिक सुस्ती, भावनात्मक चिड़चिड़ापन और नींद में खलल का अनुभव किया।^[47] 0.5% पर जानवरों पर किए गए अध्ययनों से एक्सपोजर के आठ सप्ताह के बाद गुर्दे के कैल्सीफिकेशन और हड्डियों के नुकसान का पता चला है।^[48] 2.5 घंटे के सत्र में उजागर हुए मनुष्यों के एक अध्ययन ने 0.1% (1000 ppm) जितनी कम सांद्रता पर संज्ञानात्मक क्षमताओं पर महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रभाव दिखाया, जो संभवतः प्रेरित मस्तिष्क रक्त प्रवाह में वृद्धि के कारण था।^[44] एक अन्य अध्ययन ने 500 ppm की तुलना में 1000 ppm पर बुनियादी गतिविधि स्तर और सूचना उपयोग में गिरावट देखी।^[45]

हालांकि साहित्य की एक समीक्षा में पाया गया कि कार्बन डाइऑक्साइड प्रेरित संज्ञानात्मक हानि की घटना पर अध्ययनों का एक विश्वसनीय उपसमुच्चय उच्च-स्तरीय निर्णय लेने पर केवल एक छोटा प्रभाव दिखाता है (5000 पीपीएम से कम सांद्रता के लिए)। अधिकांश अध्ययन अपर्याप्त अध्ययन डिजाइनों, पर्यावरणीय आराम, एक्सपोजर खुराक में अनिश्चितताओं और उपयोग किए जाने वाले अलग-अलग संज्ञानात्मक मूल्यांकनों से भ्रमित थे।^[49] इसी तरह मोटरसाइकिल हेलमेट में की सांद्रता के प्रभावों पर एक अध्ययन की इस बात के लिए आलोचना की गई है कि इसमें मोटरसाइकिल चालकों की स्व-रिपोर्टों पर ध्यान न देने और पुतलों (mannequins) का उपयोग करके माप लेने में संदिग्ध पद्धति का उपयोग किया गया था। इसके अलावा जब सामान्य मोटरसाइकिल की स्थिति हासिल की गई थी (जैसे कि राजमार्ग या शहर की गति) या वाइजर को उठाया गया था तो की सांद्रता सुरक्षित स्तरों (0.2%) तक कम हो गई थी।^[50]^[51]

विशिष्ट सांद्रता प्रभाव
सांद्रता	नोट
280 ppm	पूर्व-औद्योगिक स्तर
421 ppm	वर्तमान (मई 2022) स्तर
~1121 ppm	इनडोर हवा के लिए ASHRAE की सिफारिश^[52]
5,000 ppm	अमेरिका की 8 घंटे की एक्सपोजर सीमा^[46]
10,000 ppm	संज्ञानात्मक हानि, कनाडा की दीर्घकालिक एक्सपोजर सीमा^[37]
10,000-20,000 ppm	सुस्ती^[40]
20,000-50,000 ppm	सिरदर्द, नींद आना; खराब एकाग्रता, ध्यान में कमी, हल्की मतली भी संभव है^[46]

वेंटिलेशन (हवा का आना-जाना)

खराब वेंटिलेशन बंद स्थानों में अत्यधिक सांद्रता के मुख्य कारणों में से एक है, जिससे खराब इनडोर वायु गुणवत्ता होती है। स्थिर अवस्था की स्थिति (जब अधिभोग और वेंटिलेशन सिस्टम का संचालन पर्याप्त रूप से लंबा होता है कि सांद्रता स्थिर हो गई है) पर बाहरी सांद्रता से ऊपर कार्बन डाइऑक्साइड का अंतर कभी-कभी प्रति व्यक्ति वेंटिलेशन दरों का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।^[53] उच्च सांद्रता रहने वाले लोगों के स्वास्थ्य, आराम और प्रदर्शन में गिरावट से जुड़ी होती है।^[45]^[54] ASHRAE मानक 62.1–2007 वेंटिलेशन दरें आसपास की बाहरी स्थितियों से ऊपर 2,100 ppm तक इनडोर सांद्रता का कारण बन सकती हैं। इस प्रकार यदि बाहरी सांद्रता 400 ppm है, तो इस उद्योग आम सहमति मानक को पूरा करने वाली वेंटिलेशन दरों के साथ इनडोर सांद्रता 2,500 ppm तक पहुंच सकती है। खराब हवादार स्थानों में सांद्रता इससे भी अधिक पाई जा सकती है (3,000 या 4,000 ppm की सीमा)।

खदान श्रमिकों, जो अपर्याप्त वेंटिलेशन के कारण गैस के संपर्क में आने के लिए विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं, ने कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन के मिश्रण को "ब्लैकडैम्प" (blackdamp), "चोक डैम्प" (choke damp) या "स्टिथ" (stythe) कहा। अधिक प्रभावी प्रौद्योगिकियों को विकसित किए जाने से पहले, खदान मजदूर काम करते समय अपने साथ पिंजरे में बंद एक कैनरी (canary) पक्षी रखकर खान की सुरंगों में ब्लैकडैम्प और अन्य गैसों के खतरनाक स्तर की लगातार निगरानी करते थे। कैनरी पक्षी दम घुटने वाली गैसों के प्रति इंसानों की तुलना में अधिक संवेदनशील होता है, और जैसे ही यह बेहोश होता था, यह गाना बंद कर देता था और अपने डंडे (perch) से नीचे गिर जाता था। डेवी लैंप कम चमक के साथ ब्लैकडैम्प (जो नीचे बैठ जाता है, और फर्श के पास जमा हो जाता है) के उच्च स्तर का पता लगा सकता था, जबकि मीथेन, जो एक अन्य दम घुटने वाली गैस और विस्फोट का जोखिम है, लैंप को अधिक तेज रोशनी से जलाता था।

फ़रवरी 2020 में, मॉस्को में एक पार्टी के दौरान दम घुटने से तीन लोगों की मौत हो गई, जब इसे ठंडा करने के लिए एक स्विमिंग पूल में सूखी बर्फ (ठोस ) डाली गई थी।^[55] एक ऐसी ही दुर्घटना 2018 में हुई थी जब एक महिला की मौत सूखी बर्फ से निकलने वाले धुएँ के कारण हो गई थी, जिसे वह अपनी कार में भारी मात्रा में ले जा रही थी।^[56]

इनडोर वायु

मानव लगातार बंद वातावरण में अधिक समय बिता रहा है (एक इमारत या वाहन में लगभग 80-90% समय)। फ़्रेंच खाद्य, पर्यावरण और व्यावसायिक स्वास्थ्य एवं सुरक्षा एजेंसी (ANSES) और फ्रांस के विभिन्न अभिनेताओं के अनुसार, इमारतों की इनडोर हवा में की दर (मानव या पशु अधिभोग और दहन (combustion) प्रतिष्ठानों की उपस्थिति से जुड़ी), जिसे वायु नवीनीकरण द्वारा भारित (weighted) किया जाता है, "आमतौर पर लगभग 350 और 2,500 पीपीएम के बीच होती है"।^[57]

घरों, स्कूलों, नर्सरी और कार्यालयों में, के स्तर और अन्य प्रदूषकों के बीच कोई व्यवस्थित संबंध नहीं होते हैं, और इनडोर सांख्यिकीय रूप से सड़क (या वायु, आदि) के बाहरी यातायात से जुड़े प्रदूषकों का एक अच्छा भविष्यवक्ता (predictor) नहीं है।^[58] वह पैरामीटर है जो सबसे तेज़ी से बदलता है (जब मनुष्य या जानवर किसी बंद या कम हवादार कमरे में एकत्र होते हैं, तो यह हाइग्रोमेट्री और ऑक्सीजन के स्तर के साथ बदलता है)। गरीब देशों में, कई खुली अंगीठियाँ सीधे रहने वाले वातावरण में उत्सर्जित होने वाले और CO का स्रोत होती हैं।^[59]

उच्च सांद्रता वाले बाहरी क्षेत्र

मजबूत स्रोतों के पास कार्बन डाइऑक्साइड की स्थानीय सांद्रता उच्च मान तक पहुँच सकती है, विशेष रूप से वे जो आसपास की भूस्थलाकृति (terrain) से अलग-थलग होते हैं। इटली के टस्कनी में रापोलाणो तेर्मे के पास बोसोलेटो गर्म झरने (hot spring) पर, जो व्यास में लगभग 100 m के कटोरे के आकार के गर्त में स्थित है, की सांद्रता रातों-रात 75% से अधिक बढ़ जाती है, जो कीड़ों और छोटे जानवरों को मारने के लिए पर्याप्त है। सूर्योदय के बाद संवहन (convection) द्वारा गैस फैल जाती है।^[60] से संतृप्त गहरी झील के पानी के विक्षोभ से उत्पन्न की उच्च सांद्रता के कारण 1984 में कैमरून की मोनून झील (Lake Monoun) में 37 मौतें और 1986 में कैमरून की नियोस झील (Lake Nyos) में 1700 मौतें होने का अनुमान है।^[61]

मानव शरीर विज्ञान

सामग्री (कंटेंट)

कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दाब (संक्षिप्त नाम p) के लिए संदर्भ सीमाएँ या औसत
रक्त डिब्बे (Blood compartment)	(kPa)	(mm Hg)
शिराीय (Venous) रक्त कार्बन डाइऑक्साइड	41–51^[62]
कूपीय फुफ्फुसीय गैस दबाव	36 mmHg
धमनी रक्त कार्बन डाइऑक्साइड	35–45^[62]

शरीर प्रति व्यक्ति प्रति दिन लगभग 2.3 lb कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है,^[63] जिसमें 0.63 lb कार्बन होता है। partial pressure मनुष्यों में, यह कार्बन डाइऑक्साइड शिरा तंत्र के माध्यम से ले जाया जाता है और फेफड़ों के माध्यम से बाहर छोड़ा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप धमनियों में सांद्रता कम हो जाती है। रक्त की कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री को अक्सर आंशिक दाब (partial pressure) के रूप में दिया जाता है, जो वह दबाव है जो कार्बन डाइऑक्साइड का होता यदि यह अकेले उस आयतन को घेरती।^[64] मनुष्यों में, रक्त कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा संलग्न तालिका में दिखाई गई है।

रक्त में परिवहन

को रक्त में तीन अलग-अलग तरीकों से ले जाया जाता है। सटीक प्रतिशत धमनी और शिराीय रक्त के बीच भिन्न होते हैं।

अधिकांश (लगभग 70% से 80%) लाल रक्त कोशिकाओं में कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ एंजाइम द्वारा बाइकार्बोनेट आयनों (HCO₃^–) में परिवर्तित हो जाता है,^[65] जिसकी प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

CO2 + H2O → H2CO3 -> H+ + HCO₃^–

5–10% रक्त प्लाज्मा में घुला होता है^[65]
5–10% कार्बामिनो यौगिकों के रूप में हीमोग्लोबिन से जुड़ा होता है^[65]

लाल रक्त कोशिकाओं में मुख्य ऑक्सीजन ले जाने वाला अणु, हीमोग्लोबिन, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों को ले जाता है। हालाँकि, हीमोग्लोबिन से बंधा ऑक्सीजन के समान साइट पर नहीं बंधता है। इसके बजाय, यह चार ग्लोबिन श्रृंखलाओं पर एन-टर्मिनल समूहों के साथ संयुक्त होता है। हालाँकि, हीमोग्लोबिन अणु पर एलोस्टेरिक प्रभावों के कारण, का बंधन ऑक्सीजन की एक निश्चित आंशिक दाब के लिए बंधे ऑक्सीजन की मात्रा को कम कर देता है। इसे हॉल्डेन प्रभाव (Haldane Effect) के रूप में जाना जाता है, और यह ऊतकों से फेफड़ों तक कार्बन डाइऑक्साइड के परिवहन में महत्वपूर्ण है। इसके विपरीत, के आंशिक दाब में वृद्धि या कम पीएच हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन के निष्कासन का कारण बनेगा, जिसे बोर प्रभाव (Bohr effect) के रूप में जाना जाता है।

श्वसन का विनियमन

कार्बन डाइऑक्साइड रक्त की आपूर्ति के स्थानीय ऑटोरेगुलेशन (स्व-नियमन) के मध्यस्थों में से एक है। यदि इसकी सांद्रता अधिक है, तो केशिकाएँ (capillaries) उस ऊतक तक अधिक रक्त प्रवाह की अनुमति देने के लिए फैल जाती हैं।^[66]

रक्त के पीएच को नियंत्रित करने के लिए बाइकार्बोनेट आयन महत्वपूर्ण हैं। किसी व्यक्ति की सांस लेने की दर उनके रक्त में के स्तर को प्रभावित करती है। बहुत धीमी या उथली सांस लेने से श्वसन अम्लता (respiratory acidosis) होती है, जबकि बहुत तेज़ी से सांस लेने से हाइपरवेंटिलेशन होता है, जिससे श्वसन क्षारकता (respiratory alkalosis) हो सकती है।^[67]

यद्यपि शरीर को चयापचय (metabolism) के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, कम ऑक्सीजन का स्तर सामान्यतः सांस लेने को उत्तेजित नहीं करता है। बल्कि, सांस लेना उच्च कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर से उत्तेजित होता है। परिणामस्वरूप, कम दबाव वाली हवा या बिना ऑक्सीजन वाली गैस के मिश्रण (जैसे शुद्ध नाइट्रोजन) में सांस लेने से बिना किसी वायु की भूख (air hunger) का अनुभव किए चेतना की हानि हो सकती है। यह उच्च ऊंचाई वाले लड़ाकू पायलटों के लिए विशेष रूप से खतरनाक है। यही कारण है कि उड़ान परिचारक (flight attendants) यात्रियों को, केबिन का दबाव कम होने की स्थिति में, दूसरों की मदद करने से पहले खुद पर ऑक्सीजन मास्क लगाने का निर्देश देते हैं; अन्यथा, व्यक्ति के बेहोश होने का जोखिम होता है।^[65]

श्वसन केंद्र 40 mmHg के धमनी दबाव को बनाए रखने की कोशिश करते हैं। जानबूझकर हाइपरवेंटिलेशन के साथ, धमनी रक्त की सामग्री को 10–20 mmHg तक कम किया जा सकता है (रक्त की ऑक्सीजन सामग्री बहुत कम प्रभावित होती है), और श्वसन ड्राइव कम हो जाती है। यही कारण है कि हाइपरवेंटिलेशन के बिना की तुलना में हाइपरवेंटिलेशन के बाद कोई व्यक्ति अपनी सांस को लंबे समय तक रोक सकता है। इसमें यह जोखिम होता है कि सांस लेने की आवश्यकता भारी पड़ने से पहले बेहोश होना परिणाम हो सकता है, यही कारण है कि फ्री डाइविंग से पहले हाइपरवेंटिलेशन विशेष रूप से खतरनाक है।^[68]

पर्यावरण में सांद्रता और भूमिका

वायुमंडल

আরও দেখুন: कार्बन चक्र पृथ्वी के वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड ^[69]

महासागर

মূল নিবন্ধ: कार्बन चक्र, महासागरीय अम्लीकरण

महासागरीय अम्लीकरण

कार्बन डाइऑक्साइड कार्बोनिक एसिड (H2CO3), बाइकार्बोनेट (HCO₃^–), और कार्बोनेट (CO₃^2–) बनाने के लिए महासागर में घुल जाती है। महासागरों में लगभग पचास गुना अधिक कार्बन डाइऑक्साइड घुली हुई है जितनी वायुमंडल में मौजूद है। महासागर एक विशाल कार्बन सिंक के रूप में कार्य करते हैं, और मानव गतिविधि द्वारा उत्सर्जित का लगभग एक तिहाई हिस्सा ले चुके हैं।^[70]

महासागरीय अम्लीकरण

महासागरीय अम्लीकरण#समुद्री जीवों में कैल्सीफिकेशन में कमी

हाइड्रोथर्मल वेंट

हाइड्रोथर्मल वेंट के माध्यम से भी कार्बन डाइऑक्साइड महासागरों में प्रवेश करती है। मरियाना ट्रेंच में उत्तर-पश्चिम इिफुकु (Eifuku) ज्वालामुखी पर पाया जाने वाला शैंपेन हाइड्रोथर्मल वेंट लगभग शुद्ध तरल कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है, जो 2004 तक दुनिया में केवल दो ज्ञात स्थलों में से एक है, दूसरा ओकिनावा गर्त में है।^[71] ओकिनावा गर्त में तरल कार्बन डाइऑक्साइड की एक पनडुब्बी झील की खोज 2006 में दर्ज की गई थी।^[72]

स्रोत

CO2 productionऊर्जा के लिए जीवाश्म ईंधन (fossil fuels) का जलना 2023 के अनुसार प्रति वर्ष 36.8 अरब टन का उत्पादन करता है।^[73] इसमें से लगभग सारा वायुमंडल में जाता है, जहाँ बाद में लगभग आधा हिस्सा प्राकृतिक कार्बन सिंक में अवशोषित हो जाता है।^[74] प्रतिवर्ष उत्पादित का 1% से भी कम हिस्सा व्यावसायिक उपयोग में लाया जाता है।^[9]3

जैविक प्रक्रियाएँ

कार्बन डाइऑक्साइड बियर, व्हिस्की और अन्य मादक पेय पदार्थों के ब्रूइंग में और बायोएथेनॉल के उत्पादन में चीनी के किण्वन (fermentation) का उप-उत्पाद है। खमीर (Yeast) और एथेनॉल (जिसे अल्कोहल भी कहा जाता है) का उत्पादन करने के लिए चीनी को चयापचय (metabolize) करता है, इस प्रकार:

C6H12O6 -> 2 CO2 + 2 CH3CH2OH

सभी वायवीय (aerobic) जीव कार्बोहाइड्रेट, वसीय अम्ल (fatty acids) और प्रोटीन को ऑक्सीकृत करने पर का उत्पादन करते हैं। इसमें शामिल बड़ी संख्या में प्रतिक्रियाएँ अत्यंत जटिल हैं और आसानी से वर्णित नहीं हैं। कोशिकीय श्वसन, अवायवीय श्वसन और प्रकाश संश्लेषण देखें। ग्लूकोज और अन्य मोनोसैकेराइड के श्वसन के लिए समीकरण है:

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O

अवायवीय जीव (Anaerobic organisms) अन्य यौगिकों के अंशों के साथ मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने वाले कार्बनिक पदार्थों को विघटित करते हैं।^[75] कार्बनिक सामग्री के प्रकार की परवाह किए बिना, गैसों का उत्पादन अच्छी तरह से परिभाषित गतिज पैटर्न (kinetic pattern) का अनुसरण करता है। लैंडफिल में अपघटन से निकलने वाली गैस का लगभग 40–45% हिस्सा कार्बन डाइऑक्साइड होता है (जिसे "लैंडफिल गैस" कहा जाता है)। शेष 50–55% का अधिकांश भाग मीथेन है।^[76]

दहन

सभी कार्बन-आधारित ईंधन, जैसे कि मीथेन (प्राकृतिक गैस), पेट्रोलियम आसवन (पेट्रोल, डीजल, केरोसीन, प्रोपेन), कोयला, लकड़ी और सामान्य कार्बनिक पदार्थों के दहन (combustion) से कार्बन डाइऑक्साइड और, शुद्ध कार्बन के मामले को छोड़कर, पानी का उत्पादन होता है। उदाहरण के तौर पर, मीथेन और ऑक्सीजन के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया:

CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O

ब्लास्ट फर्नेस में कोक के साथ आयरन को इसके ऑक्साइड से अपचयित (reduce) किया जाता है, जिससे पिग आयरन और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है:^[77]

Fe2O3 + 3 CO -> 3 CO2 + 2 Fe

हाइड्रोजन उत्पादन से उप-उत्पाद

कार्बन डाइऑक्साइड स्टीम रिफॉर्मिंग और अमोनिया उत्पादन में वॉटर गैस शिफ्ट रिएक्शन द्वारा हाइड्रोजन के औद्योगिक उत्पादन का एक उप-उत्पाद है। ये प्रक्रियाएँ पानी और प्राकृतिक गैस (मुख्य रूप से मीथेन) की प्रतिक्रिया से शुरू होती हैं।^[78]

चूना पत्थर का तापीय अपघटन

यह लगभग 850 C पर गर्म करके (निसन्दीप्त) चूना पत्थर, CaCO3 के तापीय अपघटन द्वारा उत्पन्न होता है, जो क्विकलाइम (कैल्शियम ऑक्साइड, CaO) के निर्माण में होता है, जो कि कई औद्योगिक उपयोगों वाला एक यौगिक है:

CaCO3 -> CaO + CO2

अम्ल अधिकांश धातु कार्बोनेट से मुक्त करते हैं। परिणामस्वरूप, इसे सीधे प्राकृतिक कार्बन डाइऑक्साइड झरनों से प्राप्त किया जा सकता है, जहाँ यह चूना पत्थर या डोलोमाइट पर अम्लीय पानी की क्रिया द्वारा उत्पन्न होता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड और कैल्शियम कार्बोनेट (चूना पत्थर या खड़िया) के बीच की प्रतिक्रिया नीचे दिखाई गई है:

CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + H2CO3

कार्बोनिक एसिड (H2CO3) तब पानी और में विघटित हो जाता है:

H2CO3 -> CO2 + H2O

ऐसी प्रतिक्रियाओं के साथ फेन (foaming) या बुलबुले उठना, या दोनों होते हैं, क्योंकि गैस निकलती है। उद्योग में इनका व्यापक उपयोग होता है क्योंकि इनका उपयोग अपशिष्ट अम्ल धाराओं (waste acid streams) को बेअसर करने के लिए किया जा सकता है।

व्यावसायिक उपयोग

^[9] प्रत्येक वर्ष लगभग 230 Mt का उपयोग किया जाता है,^[79] मुख्य रूप से यूरिया उत्पादन के लिए उर्वरक उद्योग में (130 मिलियन टन) और उन्नत तेल पुनर्प्राप्ति (enhanced oil recovery) के लिए तेल और गैस उद्योग में (70 से 80 मिलियन टन)।^[9]3 अन्य व्यावसायिक अनुप्रयोगों में खाद्य और पेय उत्पादन, धातु निर्माण, शीतलन, अग्नि दमन और ग्रीनहाउस में पौधों के विकास को उत्तेजित करना शामिल है।^[9]3

औद्योगिक फ़्लू गैस से या हवा से कैप्चर करने के लिए तकनीक मौजूद है। उत्पादों में कैप्चर किए गए का उपयोग करने के तरीकों पर शोध चल रहा है और इनमें से कुछ प्रक्रियाओं को व्यावसायिक रूप से तैनात किया गया है।^[80] हालाँकि, की कुल मात्रा की तुलना में उत्पादों का उपयोग करने की क्षमता बहुत कम है जिसे अनुमानतः कैप्चर किया जा सकता है।^[79] कैप्चर किए गए अधिकांश को अपशिष्ट उत्पाद माना जाता है और भूमिगत भूवैज्ञानिक संरचनाओं में अलग (sequestered) रखा जाता है।^[81]

रसायनों का अग्रदूत (Precursor)

July 2014 আরও দেখুন: सबतिए प्रतिक्रिया रासायनिक उद्योग में, कार्बन डाइऑक्साइड मुख्य रूप से यूरिया के उत्पादन में एक घटक के रूप में खपत होती है, जिसमें एक छोटे से हिस्से का उपयोग मीथेनॉल और अन्य उत्पादों की एक श्रृंखला का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।^[82] कुछ कार्बोक्जिलिक एसिड डेरिवेटिव जैसे सोडियम सैलिसिलेट कोल्बे-श्मिट प्रतिक्रिया द्वारा का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं।^[83]

को मीथेनॉल या इलेक्ट्रोफ्यूल का उत्पादन करने के लिए कैप्चर किया जा सकता है। कार्बन-तटस्थ (carbon-neutral) होने के लिए,  को जैव ऊर्जा उत्पादन या डायरेक्ट एयर कैप्चर से आना होगा।^[84]21–24

जीवाश्म ईंधन पुनर्प्राप्ति

कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग उन्नत तेल पुनर्प्राप्ति (enhanced oil recovery) में किया जाता है, जहाँ इसे उत्पादक तेल कुओं में या उनके पास इंजेक्शन द्वारा डाला जाता है, आमतौर पर सुपरक्रिटिकल स्थितियों के तहत, जब यह तेल के साथ मिश्रणीय (miscible) हो जाता है। यह दृष्टिकोण प्राथमिक निष्कर्षण के अतिरिक्त अवशिष्ट तेल संतृप्ति (residual oil saturation) को 7–23% तक कम करके मूल तेल पुनर्प्राप्ति को बढ़ा सकता है।^[85] यह एक दाब एजेंट (pressurizing agent) दोनों के रूप में कार्य करता है और, जब भूमिगत कच्चे तेल (crude oil) में घुल जाता है, तो इसकी श्यानता (viscosity) को काफी कम कर देता है, और सतही रसायन विज्ञान को बदल देता है जिससे तेल जलाशय के माध्यम से निष्कासन कुएं तक अधिक तेज़ी से प्रवाहित हो सके।^[86]

-EOR परियोजनाओं में डाला जाने वाला अधिकांश स्वाभाविक रूप से होने वाले भूमिगत भंडारों से आता है।^[87] EOR में उपयोग किया जाने वाला कुछ औद्योगिक सुविधाओं जैसे कि प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण संयंत्रों से कार्बन कैप्चर तकनीक का उपयोग करके कैप्चर किया जाता है और पाइपलाइनों में तेल क्षेत्र तक ले जाया जाता है।^[87]

कृषि

प्रकाश संश्लेषण करने के लिए पौधों को कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता होती है। पादप वृद्धि की दर को बनाए रखने और बढ़ाने के लिए ग्रीनहाउस के वायुमंडल को अतिरिक्त से समृद्ध किया जा सकता है (यदि बड़े आकार के हों, तो अवश्य किया जाना चाहिए)।^[88]^[89] बहुत अधिक सांद्रता पर (वायुमंडलीय सांद्रता से 100 गुना या उससे अधिक), कार्बन डाइऑक्साइड जंतु जीवन के लिए विषैली हो सकती है, इसलिए कई घंटों के लिए सांद्रता को 10,000 ppm (1%) या उससे अधिक बढ़ाने से ग्रीनहाउस में व्हाइटफ़्लाइज़ (सफेद मक्खियों) और स्पाइडर माइट (लाल मकड़ी) जैसे कीटों का सफाया हो जाता है।^[90] कुछ पौधे बढ़ती कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता के प्रति दूसरों की तुलना में अधिक अनुकूल प्रतिक्रिया देते हैं, जिससे वूडी प्लांट एनक्रोचमेंट (काष्ठयुक्त पौधों का अतिक्रमण) जैसे वनस्पति तंत्र में बदलाव आ सकते हैं।^[91]

खाद्य पदार्थ

कार्बन डाइऑक्साइड एक खाद्य योजक (फूड एडिटिव) है जिसका उपयोग खाद्य उद्योग में प्रणोदक (प्रोपेलेंट) और अम्लता नियामक (एसिडिटी रेगुलेटर) के रूप में किया जाता है। यह ईयू (EU)^[92] (ई संख्या E290 के रूप में सूचीबद्ध), अमेरिका,^[93] ऑस्ट्रेलिया और न्यूजीलैंड^[94] में उपयोग के लिए स्वीकृत है (इसके INS संख्या 290 द्वारा सूचीबद्ध)।

पॉप रॉक्स नामक एक कैंडी को लगभग 4000 kPa पर कार्बन डाइऑक्साइड गैस के साथ दबावयुक्त किया जाता है।^[95] जब इसे मुंह में रखा जाता है, तो यह घुल जाती है (बिल्कुल अन्य सख्त कैंडीज की तरह) और एक स्पष्ट आवाज (पॉप) के साथ गैस के बुलबुले छोड़ती है।

खमीर एजेंट (लीवनिंग एजेंट) कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करके आटे को फुलाते हैं।^[96] बेकर्स यीस्ट आटे के भीतर शर्करा के किण्वन (किंडवन/फर्मेंटेशन) द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है, जबकि बेकिंग पाउडर और बेकिंग सोडा जैसे रासायनिक खमीर एजेंट गर्म किए जाने पर या अम्ल (एसिड) के संपर्क में आने पर कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं।

पेय पदार्थ

कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कार्बोनेटेड सॉफ्ट ड्रिंक और सोडा वाटर के उत्पादन के लिए किया जाता है। पारंपरिक रूप से, बीयर और स्पार्कलिंग वाइन का कार्बोनेशन प्राकृतिक किण्वन के माध्यम से होता था, लेकिन कई निर्माता किण्वन प्रक्रिया से प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड के साथ इन पेय पदार्थों को कार्बोनेट करते हैं। बोतलबंद और केग्ड बीयर के मामले में, सबसे आम तरीका पुनर्चक्रित (रीसाइकिल) कार्बन डाइऑक्साइड के साथ कार्बोनेशन है। ब्रिटिश रियल एल को छोड़कर, ड्राफ्ट बीयर को आमतौर पर दबावयुक्त कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करके, कभी-कभी नाइट्रोजन के साथ मिलाकर, ठंडे कमरे या तहखाने में रखे केग से बार पर लगे डिस्पेंसिंग नलों में स्थानांतरित किया जाता है।

सोडा वाटर का स्वाद (और अन्य कार्बोनेटेड पेय पदार्थों में संबंधित स्वाद संवेदनाएं) गैस के फूटने वाले बुलबुलों के बजाय घुली हुई कार्बन डाइऑक्साइड का एक प्रभाव है। कार्बोनिक एनहाइड्रेज 4 कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित करता है जिससे खट्टा स्वाद पैदा होता है, और घुली हुई कार्बन डाइऑक्साइड एक सोमैटोसेंसरी (दैहिक संवेदी) प्रतिक्रिया भी प्रेरित करती है।^[97]

मदिरा निर्माण (वाइनमेकिंग)

जंगली यीस्ट द्वारा स्वतः होने वाले किण्वन को रोकने में मदद के लिए चुनने के तुरंत बाद अंगूर के गुच्छों को जल्दी से ठंडा करने के लिए वाइनमेकिंग में कोल्ड सोक चरण के दौरान अक्सर सूखी बर्फ (ड्राई आइस) के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है। पानी की बर्फ की तुलना में सूखी बर्फ का उपयोग करने का मुख्य फायदा यह है कि यह किसी भी अतिरिक्त पानी को मिलाए बिना अंगूरों को ठंडा करती है जिससे अंगूर के रस (मस्ट) में शर्करा की सांद्रता कम हो सकती है, और इस प्रकार तैयार वाइन में अल्कोहल की सांद्रता कम हो सकती है। कार्बोनिक मैसरेशन (वह प्रक्रिया जिसका उपयोग ब्यूजोले वाइन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है) के लिए एक हाइपोक्सिक वातावरण बनाने के लिए भी कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।

ऑक्सीकरण को रोकने के लिए वाइन की बोतलों या बैरल जैसे अन्य भंडारण पात्रों को ऊपर तक भरने के लिए कभी-कभी कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है, हालांकि इसमें यह समस्या है कि यह वाइन में घुल सकती है, जिससे पहले से स्टिल वाइन (बिना बुलबुले वाली वाइन) थोड़ी फेसी (झागदार) हो जाती है। इस कारण से, पेशेवर वाइन निर्माताओं द्वारा इस प्रक्रिया के लिए नाइट्रोजन या आर्गन जैसी अन्य गैसों को प्राथमिकता दी जाती है।

जंतुओं को बेहोश करना

वध से पहले जंतुओं को "बेहोश" करने के लिए अक्सर कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।^[98] "बेहोश करना" एक गलत नाम हो सकता है, क्योंकि जंतु तुरंत बेहोश नहीं होते हैं और उन्हें परेशानी हो सकती है।^[99]^[100]

अक्रिय गैस

पोर्टेबल प्रेशर टूल में न्यूमेटिक (दाबयुक्त गैस) प्रणालियों के लिए कार्बन डाइऑक्साइड सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली संपीड़ित गैसों में से एक है। कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग वेल्डिंग के लिए एक वातावरण के रूप में भी किया जाता है, हालांकि वेल्डिंग आर्क में, यह अधिकांश धातुओं को ऑक्सीकृत करने के लिए प्रतिक्रिया करता है। इस महत्वपूर्ण प्रमाण के बावजूद कि कार्बन डाइऑक्साइड में किए गए वेल्ड अधिक अक्रिय वातावरण में किए गए वेल्ड की तुलना में अधिक भंगुर (ब्रिटल) होते हैं, मोटर वाहन उद्योग में इसका उपयोग आम है।^[101] जब MIG वेल्डing के लिए उपयोग किया जाता है, तो के उपयोग को कभी-कभी एमएजी (MAG) वेल्डिंग (मेटल एक्टिव गैस के लिए) कहा जाता है, क्योंकि इन उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया कर सकता है। यह वास्तव में अक्रिय वातावरण की तुलना में अधिक गर्म पानी का कुंड (पuddle) उत्पन्न करता है, जिससे प्रवाह विशेषताएं में सुधार होता है। हालांकि, यह पuddle स्थल पर होने वाली वायुमंडलीय प्रतिक्रियाओं के कारण हो सकता है। वेल्डिंग करते समय यह आमतौर पर वांछित प्रभाव के विपरीत होता है, क्योंकि यह स्थल को भंगुर बना देता है, लेकिन सामान्य माइल्ड स्टील वेल्डिंग के लिए कोई समस्या नहीं हो सकती है, जहां परम तन्यता (डक्टिलिटी) कोई बड़ी चिंता का विषय नहीं है।

कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कई उपभोक्ता उत्पादों में किया जाता है जिन्हें दबावयुक्त गैस की आवश्यकता होती है क्योंकि यह सस्ती और ज्वलनशील नहीं होती है, और क्योंकि यह लगभग 60 bar के प्राप्त करने योग्य दबाव पर कमरे के तापमान पर गैस से तरल में चरण संक्रमण से गुजरती है, जिससे दिए गए कंटेनर में अन्यथा की तुलना में कहीं अधिक कार्बन डाइऑक्साइड समा सकती है। जीवन रक्षक जैकेट (लाइफ जैकेट) में अक्सर त्वरित फुलाव (इन्फ्लेशन) के लिए दबावयुक्त कार्बन डाइऑक्साइड के कनस्तर होते हैं। के एल्युमीनियम कैप्सूल एयर गन, पेंटबॉल मार्करों/बंदूकें, साइकिल के टायरों में हवा भरने और कार्बोनेटेड पानी बनाने के लिए संपीड़ित गैस की आपूर्ति के रूप में भी बेचे जाते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता का उपयोग कीटों को मारने के लिए भी किया जा सकता है। तरल कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कुछ खाद्य उत्पादों और तकनीकी सामग्रियों के अतिसंकृत सुखाने (सुपरक्रिटिकल ड्राइंग) में, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के लिए नमूनों की तैयारी में^[102] और कॉफी बीन के कैफीन निष्कर्षण (डिकैफ़िनेशन) में किया जाता है।

अग्निशामक यंत्र

आग के आसपास के वातावरण को गैस से भरकर लपटों को बुझाने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जा सकता है। यह आग बुझाने के लिए खुद प्रतिक्रिया नहीं करता है, बल्कि ऑक्सीजन को विस्थापित करके आग को ऑक्सीजन से वंचित कर देता है। कुछ अग्निशामक यंत्र, विशेष रूप से विद्युत आग (इलेक्ट्रिकल फायर) के लिए डिज़ाइन किए गए, दबाव में तरल कार्बन डाइऑक्साइड होते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड अग्निशामक छोटे ज्वलनशील तरल और विद्युत आग पर अच्छी तरह से काम करते हैं, लेकिन सामान्य दहनशील आग पर नहीं, क्योंकि वे जलने वाले पदार्थों को काफी हद तक ठंडा नहीं करते हैं, और जब कार्बन डाइऑक्साइड बिखर जाती है, तो वे वायुमंडलीय ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर आग पकड़ सकते हैं। उनका उपयोग मुख्य रूप से सर्वर रूम में किया जाता है।^[103]

विशिष्ट खतरों के स्थानीय अनुप्रयोग और एक संरक्षित स्थान की कुल बाढ़ के लिए निश्चित अग्नि-सुरक्षा प्रणालियों में कार्बन डाइऑक्साइड का व्यापक रूप से एक बुझाने वाले एजेंट के रूप में भी उपयोग किया जाता रहा है।^[104] अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन (IMO) के मानक जहाज के होल्ड और इंजन रूम की अग्नि सुरक्षा के लिए कार्बन डाइऑक्साइड प्रणालियों को मान्यता देते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड-आधारित अग्नि-सुरक्षा प्रणालियों को कई मौतों से जोड़ा गया है, क्योंकि यह पर्याप्त रूप से उच्च सांद्रता में दम घुटने का कारण बन सकता है। प्रणालियों की एक समीक्षा में 1975 और रिपोर्ट की तारीख (2000) के बीच 51 घटनाओं की पहचान की गई, जिससे 72 मौतें और 145 घायल हुए।^[105]

विलायक (सॉल्वेंट) के रूप में अतिसंकृत (सुपरक्रिटिकल)

আরও দেখুন: Supercritical carbon dioxide, Green chemistry

तरल कार्बन डाइऑक्साइड कई लिपिफ़िलिक कार्बनिक यौगिकों के लिए एक अच्छा विलायक (सॉल्वेंट) है और इसका उपयोग कॉफी से कैफीन हटाने (डिकैफ़िनेट) के लिए किया जाता है।^[106] कार्बन डाइऑक्साइड ने फार्मास्युटिकल और अन्य रासायनिक प्रसंस्करण उद्योगों में ऑर्गेनोक्लोराइड जैसे अधिक पारंपरिक विलायकों के लिए कम विषैले विकल्प के रूप में ध्यान आकर्षित किया है। इस कारण से कुछ ड्राई क्लीनर्स द्वारा भी इसका उपयोग किया जाता है। अतिसंकृत कार्बन डाइऑक्साइड के गुणों के कारण इसका उपयोग कुछ एयरजेल की तैयारी में किया जाता है।

प्रशीतक (रेफ्रिजरेट)

আরও দেখুন: Refrigerant, Sustainable automotive air conditioning

तरल और ठोस कार्बन डाइऑक्साइड महत्वपूर्ण प्रशीतक (रेफ्रिजरेट) हैं, विशेष रूप से खाद्य उद्योग में, जहां आइसक्रीम और अन्य जमे हुए खाद्य पदार्थों के परिवहन और भंडारण के दौरान उनका उपयोग किया जाता है। ठोस कार्बन डाइऑक्साइड को "सूखी बर्फ" (ड्राई आइस) कहा जाता है और इसका उपयोग छोटे शिपमेंट के लिए किया जाता है जहां प्रशीतन उपकरण व्यावहारिक नहीं होते हैं। ठोस कार्बन डाइऑक्साइड हवा के तापमान की परवाह किए बिना, नियमित वायुमंडलीय दबाव पर हमेशा -78.5 C से नीचे होती है।

R744 डाइक्लोरोडाइफ्लोरोमेथेन (R12, एक क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFC) यौगिक) के उपयोग से पहले तरल कार्बन डाइऑक्साइड (उद्योग नामकरण R744 या R-744) का उपयोग प्रशीतक के रूप में किया जाता था।^[107] का पुनरुत्थान हो सकता है क्योंकि CFC के मुख्य विकल्पों में से एक, 1,1,1,2-टेट्राफ्लोरोइथेन (R134a, एक हाइड्रोफ्लोरोकार्बन (HFC) यौगिक) की तुलना में जलवायु परिवर्तन में अधिक योगदान देता है। उच्च वॉल्यूमेट्रिक कूलिंग क्षमता होने के कारण, शीतलन, प्रशीतन और तापन उद्देश्यों के लिए के भौतिक गुण अत्यधिक अनुकूल हैं। 130 bar तक के दबाव पर काम करने की आवश्यकता के कारण, प्रणालियों को अत्यधिक रूप से यांत्रिक रूप से प्रतिरोधी जलाशयों और घटकों की आवश्यकता होती है जिन्हें पहले ही कई क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विकसित किया जा चुका है। ऑटोमोबाइल एयर कंडीशनिंग में, 50° से अधिक अक्षांशों के लिए सभी ड्राइविंग स्थितियों में से 90% से अधिक में, (R744) HFC (जैसे, R134a) का उपयोग करने वाली प्रणालियों की तुलना में अधिक कुशलता से काम करता है। इसके पर्यावरणीय लाभ (1 की GWP, ओजोन-क्षयकारी नहीं, विषैला नहीं, ज्वलनशील नहीं) इसे कारों, सुपरमार्केट और हीट पंप वाटर हीटर आदि में वर्तमान HFC को बदलने के लिए भविष्य का कार्यशील द्रव बना सकते हैं। कोका-कोला ने -आधारित पेय कूलर उतारे हैं और यू.एस. आर्मी प्रशीतन और तापन तकनीक में रुचि रखती है।^[108]^[109]

मामूली उपयोग

कार्बन डाइऑक्साइड एक कार्बन-डाइऑक्साइड लेज़र में लेज़र माध्यम है, जो सबसे शुरुआती प्रकार के लेज़र में से एक है।

पानी में लगातार गैस जोड़कर, इस प्रकार pH को बढ़ने से रोककर, स्विमिंग पूल के pH को नियंत्रित करने के साधन के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जा सकता है। इसका एक फायदा यह है कि (अधिक खतरनाक) एसिड को संभालने से बचा जा सकता है। इसी तरह, इसका उपयोग रीफ एक्वेरियम के रख-रखाव में भी किया जाता है, जहाँ इसका उपयोग आमतौर पर कैल्शियम कार्बोनेट पर गुजरने वाले पानी के pH को अस्थायी रूप से कम करने के लिए कैल्शियम रिएक्टर में किया जाता है ताकि कैल्शियम कार्बोनेट पानी में अधिक स्वतंत्र रूप से घुल सके, जहाँ इसका उपयोग कुछ कोरल (प्रवाल) अपने कंकाल को बनाने के लिए करते हैं।

परमाणु ऊर्जा उत्पादन के लिए ब्रिटिश उन्नत गैस-शीतित रिएक्टर में प्राथमिक शीतलक के रूप में प्रयुक्त।

प्रयोगशाला अनुसंधान जंतुओं की इच्छामृत्यु (यूथनेशिया) के लिए कार्बन डाइऑक्साइड प्रेरण का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। देने के तरीकों में जंतुओं को सीधे से युक्त एक बंद, पूर्व-भरे कक्ष में रखना, या की धीरे-धीरे बढ़ती सांद्रता के संपर्क में लाना शामिल है। अमेरिकन वेटरनरी मेडिकल एसोसिएशन के कार्बन डाइऑक्साइड प्रेरण के लिए 2020 के दिशानिर्देशों का दावा है कि छोटे कृन्तकों (रोडेंट्स) की इच्छामृत्यु के लिए प्रति मिनट कक्ष या पिंजरे के आयतन का 30-70% विस्थापन दर इष्टतम है।^[110]5, 31 संकट को कम करने के लिए दावा किए गए पहचाने गए इष्टतम प्रतिशत के आधार पर का प्रतिशत विभिन्न प्रजातियों के लिए अलग-अलग होता है।^[110]22

कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कई संबंधित सफाई और सतह-तैयारी तकनीकों में भी किया जाता है।

खोज का इतिहास

कार्बन डाइऑक्साइड एक अलग पदार्थ के रूप में वर्णित होने वाली पहली गैस थी। लगभग 1640 में,^[111] फ्लेमिश रसायनज्ञ जैन बैपटिस्ट वान हेलमॉन्ट ने देखा कि जब उन्होंने एक बंद बर्तन में चारकोल जलाया, तो परिणामी राख का द्रव्यमान मूल चारकोल की तुलना में बहुत कम था। उनकी व्याख्या यह थी कि चारकोल का बाकी हिस्सा एक अदृश्य पदार्थ में बदल गया था जिसे उन्होंने "गैस" (ग्रीक "카오स" यानी अराजकता से) या "जंगली आत्मा" (स्पिरिटस सिल्वेस्ट्रिस) कहा था।^[112]

कार्बन डाइऑक्साइड के गुणों का आगे अध्ययन 1750 के दशक में स्कॉटिश चिकित्सक जोसेफ ब्लैक द्वारा किया गया था। उन्होंने पाया कि चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को गर्म किया जा सकता है या एक गैस प्राप्त करने के लिए अम्ल (एसिड) के साथ उपचारित किया जा सकता है जिसे उन्होंने "फिक्स्ड एयर" (निश्चित वायु) कहा। उन्होंने देखा कि फिक्स्ड एयर हवा से सघन (घनी) थी और न तो आग और न ही जंतु जीवन का समर्थन करती थी। ब्लैक ने यह भी पाया कि जब चूना पानी (कैल्शियम हाइड्रोक्साइड का एक संतृप्त जलीय घोल) के माध्यम से बुलबुले के रूप में प्रवाहित किया जाता है, तो यह कैल्शियम कार्बोनेट को अवक्षेपित कर देगा। उन्होंने यह चित्रित करने के लिए इस घटना का उपयोग किया कि कार्बन डाइऑक्साइड जंतु श्वसन और सूक्ष्मजीव किण्वन द्वारा निर्मित होती है। 1772 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रीस्टली ने इम्प्रग्नेटिंग वॉटर विद फिक्स्ड एयर शीर्षक से एक शोध पत्र प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए चाक पर सल्फ्यूरिक एसिड (या जैसा कि प्रीस्टली इसे जानते थे, ऑयल ऑफ़ विट्रियॉल) टपकाने की एक प्रक्रिया का वर्णन किया, और गैस के संपर्क में पानी के एक कटोरे को हिलाकर गैस को घुलने के लिए मजबूर किया।^[113]

कार्बन डाइऑक्साइड को पहली बार 1823 में हम्फ्री डेवी और माइकल फैराडे द्वारा (बढ़े हुए दबाव पर) द्रवीकृत किया गया था।^[114] ठोस कार्बन डाइऑक्साइड (सूखी बर्फ) का सबसे शुरुआती विवरण फ्रांसीसी आविष्कारक एड्रेयान-जीन-पियर थिलोवियर द्वारा दिया गया था, जिन्होंने 1835 में तरल कार्बन डाइऑक्साइड के दबाव वाले कंटेनर को खोला, और पाया कि तरल के तेजी से वाष्पीकरण से उत्पन्न ठंडक ने ठोस की एक "बर्फ" का उत्पादन किया।^[115]^[116]

नाइट्रोजन के संयोजन में कार्बन डाइऑक्साइड को पहले के समय से ब्लैकडैम्प, स्टिथ या चोक डैम्प के रूप में जाना जाता था।^{[note 1]} डैम्प के अन्य प्रकारों के साथ इसका सामना खनन कार्यों और कुएं सिंकिंग में हुआ था। कोयले के धीमे ऑक्सीकरण और जैविक प्रक्रियाओं ने नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड के एक दमघटू (सफोटिंग) मिश्रण को बनाने के लिए ऑक्सीजन को प्रतिस्थापित किया।^[117]

इन्हें भी देखें

धमनी रक्त गैस परीक्षण (आर्टेरियल ब्लड गैस टेस्ट)
बॉश प्रतिक्रिया
कार्बन डाइऑक्साइड निष्कासन (वायुमंडल से)
गिल्बर्ट प्लास ( और जलवायु परिवर्तन पर प्रारंभिक कार्य)
ग्रीनहाउस गैसें अवलोकन उपग्रह
कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के आधार पर देशों की सूची
न्यूनतम कार्बन कुशल बिजली संयंत्रों की सूची
मीरोमिक्टिक झील
नासा का ऑर्बिटिंग कार्बन ऑब्जर्वेटरी 2
मृदा गैस

नोट्स

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बाहरी कड़ियाँ

Carbon dioxide

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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Carbon dioxide" लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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