Compuesto · Óxidos no metálicos
Dióxido de carbono (CO₂)
También llamado anhídrido carbónico, CO2, gas carbónico
Elementos que lo forman
Datos de dióxido de carbono
- Fórmula química
- CO₂
- Masa molar
- 44,009 g/mol
- Punto de fusión
- -56,56 °C
- Punto de ebullición
- -78,46 °C
- Densidad
- 1,977 g/L (gas, 0 °C, 1 atm); 1,562 g/cm³ (sólido, «hielo seco»)
- Aspecto
- gas incoloro, inodoro; ligero sabor ácido al respirarlo
- pH típico
- 5,6 (disuelto en agua pura, gases atmosféricos)
- Número CAS
- 124-38-9
- Peligrosidad (GHS)
- Atención · H280, H281, H336
Estructura e identificadores de dióxido de carbono
- Nombre IUPAC (internacional)
- carbon dioxide
- Número CAS
- 124-38-9
- SMILES
- C(=O)=O
- InChIKey
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N
¿Qué es dióxido de carbono?
El dióxido de carbono, conocido también como anhídrido carbónico, es un compuesto químico formado por carbono y oxígeno, clasificado como un óxido no metálico. Es un gas incoloro e inodoro a temperatura ambiente y juega un papel crucial en procesos biológicos como la fotosíntesis y la respiración. Su relevancia se extiende desde aplicaciones industriales hasta su impacto en el cambio climático.
Nombres y nomenclatura de dióxido de carbono
- Nomenclatura IUPAC
- dióxido de carbono
- Nomenclatura Stock
- óxido de carbono (IV)
- Sistemática
- dióxido de carbono
- Tradicional
- anhídrido carbónico
- Nombre común
- CO₂, gas carbónico, hielo seco (sólido)
Estructura y enlace
El dióxido de carbono tiene una estructura lineal con enlaces covalentes dobles entre el carbono y cada uno de los átomos de oxígeno. Debido a su geometría lineal y la distribución simétrica de carga, es una molécula apolar. Esta estructura contribuye a su estabilidad y baja reactividad en condiciones normales.
Propiedades
Propiedades físicas
El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro con una densidad de aproximadamente 1.98 kg/m³. Se sublima a -78.5 °C y no tiene un punto de ebullición a presión atmosférica normal. Es ligeramente soluble en agua, formando ácido carbónico.
Propiedades químicas
Químicamente, el dióxido de carbono es estable y no inflamable. Reacciona con agua para formar ácido carbónico y puede reaccionar con bases para formar carbonatos. No es reactivo con la mayoría de los ácidos y metales en condiciones normales.
Cómo se obtiene
El dióxido de carbono se obtiene principalmente como subproducto de procesos industriales como la combustión de combustibles fósiles y la fermentación. También se produce a partir de la descomposición térmica de carbonatos, como el carbonato de calcio en la fabricación de cemento: CaCO3 → CaO + CO2.
Reacciones principales de dióxido de carbono
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Combustión completa de hidrocarburos
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → n CO₂ + (n+1) H₂O
El CO₂ es el producto final de la combustión completa de cualquier hidrocarburo. Para el metano: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Es la razón por la que el CO₂ se acumula al quemar combustibles fósiles.
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Disolución en agua (ácido carbónico)
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ ⇌ 2 H⁺ + CO₃²⁻
El CO₂ disuelto forma ácido carbónico, que se disocia parcialmente. Es lo que da el sabor ácido a las bebidas carbonatadas y la acidez al agua de lluvia (pH ≈ 5,6).
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Fotosíntesis (reducción del CO₂)
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Las plantas y algas reducen el CO₂ atmosférico a glucosa usando energía luminosa. Es la única vía natural significativa para retirar CO₂ del aire (junto con la disolución oceánica).
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Reacción con bases (formación de carbonatos)
CO₂ + 2 NaOH → Na₂CO₃ + H₂O
El CO₂ es un óxido ácido y reacciona con bases formando carbonatos. Es el principio de los absorbedores de CO₂ en submarinos y cabinas espaciales (LiOH o NaOH).
Para qué sirve dióxido de carbono
Industria alimentaria
El dióxido de carbono se utiliza en la industria alimentaria para la carbonatación de bebidas, proporcionando el característico burbujeo en refrescos y cervezas. También se emplea en la conservación de alimentos en atmósferas modificadas.
Extinción de incendios
Se utiliza en extintores de incendios, especialmente para fuegos eléctricos y de líquidos inflamables, gracias a su capacidad para desplazar el oxígeno y sofocar las llamas sin dejar residuos.
Producción de urea
En la industria química, el dióxido de carbono es un reactivo clave en la producción de urea, un fertilizante ampliamente utilizado. La reacción principal involucra amoníaco y CO2 para formar urea y agua.
Fotosíntesis artificial
En investigación, se estudia su uso en fotosíntesis artificial para convertir CO2 en combustibles o productos químicos útiles, imitando el proceso natural de las plantas.
Seguridad y manejo
El dióxido de carbono es generalmente seguro en concentraciones bajas, pero puede ser peligroso en espacios confinados, desplazando el oxígeno y causando asfixia. Se recomienda ventilación adecuada y monitoreo de concentraciones en áreas industriales. No es inflamable ni tóxico en pequeñas cantidades, pero se deben seguir normativas de seguridad para su manejo.
Curiosidades
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El dióxido de carbono fue identificado por primera vez en el siglo XVII por el químico flamenco Jan Baptist van Helmont, quien lo llamó 'gas silvestre'.
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En Marte, la atmósfera está compuesta en un 95% de dióxido de carbono, lo que hace que las condiciones sean muy diferentes a las de la Tierra.
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El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se utiliza para crear efectos de niebla en producciones teatrales y cinematográficas debido a su sublimación directa a gas.
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Descargas relacionadas
Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
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⚠Confundir CO (monóxido de carbono) con CO₂ (dióxido de carbono).
Son compuestos totalmente distintos. CO es el monóxido, un C en estado +2, producto de combustión incompleta, gas inodoro y letal (se une 200 veces más que el O₂ a la hemoglobina). CO₂ es el dióxido, C en estado +4, producto de combustión completa, no tóxico pero asfixiante en altas concentraciones.
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⚠Decir que el CO₂ es polar.
El CO₂ tiene enlaces C=O polares, pero la geometría lineal (O=C=O) hace que los dipolos se cancelen. Por eso el CO₂ es apolar y no se disuelve mucho en agua. Contrasta con el agua (H₂O), polar por su geometría angular.
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⚠Asumir que el CO₂ es un compuesto «raro» en la atmósfera.
El CO₂ representa solo el 0,042 % (420 ppm) del aire pero es fundamental para el efecto invernadero y la fotosíntesis. La concentración preindustrial era de 280 ppm; ha subido un 50 % en 250 años por la quema de combustibles fósiles.
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⚠Pensar que el «hielo seco» es agua congelada.
El hielo seco es CO₂ sólido, no agua. Sublima a −78,5 °C pasando directamente de sólido a gas sin licuarse. Por eso es «seco» y no moja. Se usa como refrigerante y para efectos de niebla en escenarios.