이산화탄소

이산화탄소(二酸化炭素, 영어: Carbon Dioxide)는 한 분자당 탄소 원자 하나와 산소 원자 두 개가 결합된 상태로 구성된 화합물이다. 화학적 구조식은 CO₂.

특징

• 상온(25℃)에선 가스 상태이다. 기본적으로 무독성이지만, 너무 많이 들이마시면 어지럼증이나 두통, 졸음 등이 몰려오다 혼수상태에 빠지거나 사망할 수 있다. 다만 신체구조상 일부러 고농축 이산화탄소를 쭉 들이키지 않는 한, 이산화탄소 과다증이 오기 전에 산소 결핍 증상이 먼저 일어난다.
• 고체 이산화탄소는 드라이아이스(Dry ice)라고 불린다. 주로 일부러 연기를 피워 무대장치로 활용하거나, 아이스크림 보존 등의 용도로 사용하는데, 맨손으로 만지면 동상/동창에 걸릴 위험이 있으므로 반드시 장갑을 끼고 다뤄야 한다.
• 액체 상태의 이산화탄소는 대기압(1기압)하에서는 존재하지 않는다.

발생

탄소나 그의 관련된 화합물이 포함된 물질(오일, 연탄 등등)을 태웠을 때 나온다.

제법

• 탄산칼슘을 가열한다. (CaCO₃→ CaO + CO₂)
• 공기를 냉각시켜 분별증류한다.

이용

• 탄산수의 톡쏘는 맛을 만드는 주역이다. 석회질 지반 등에서 자주 발견할 수 있는, 자연적으로 지하수에 녹아들어 만들어진 천연 탄산수도 있지만, 인위적 고기압으로 눌러다 녹여서 만드는 것도 상당수이다.
  • 아이스크림이나 사탕 등에 주로 쓰이는 팝핑캔디(파핑캔디)는 사실 고온으로 녹여낸 설탕에 고압 이산화탄소를 주입시켜 붙여놓은 뒤 도로 얼려버린 것이다. 설탕이 녹으면서 그 안에 들어있던 이산화탄소가 급격히 방출되며 탄산효과를 내는 것.
• 석회수(石灰水)에서 석회를 분리하기 위한 1차적 정화 용도로도 쓴다. 이온상태의 석회질(수산화칼슘)이 이산화탄소와 쉽게 결합하여 침전물(탄산칼슘)을 만드는 성질을 이용한 것으로, 학교 과학시간 실험으로도 자주 언급된다. (석회수 정수기에선 이온필터를 이용한다.) 다만 이산화탄소 공급이 너무 과하면 도로 용해시켜서 맑아지기도 한다(...)
• 이산화탄소는 대표적인 불연성 가스로, 불에 쐬어주면 꺼트리는 소화(消火)효과가 나타나기에, 이를 활용한 이산화탄소 소화기가 있다. 다만 촛불 등을 입김으로 불어 꺼트리는 건 이산화탄소의 작용이라기보다는, 불의 심지를 날려버리는 것에 더 가깝다.

환경에 대한 영향

이산화탄소는 지구온난화의 주범으로 지목된다. 태양에서 방출된 에너지는 지표면에 흡수되었다가 적외선의 형태로 방출되는데, 이산화탄소를 비롯한 일부 기체들은 이 적외선을 흡수했다가 다시 지표로 방출하여 지구의 온도를 증가시킨다. 이를 온실 효과라고 부르며 이를 유발하는 주된 기체를 온실 기체로 부른다.

관련 문서

• 탄소 중립