二氧化碳的发现

二氧化碳的发现早在公元300年以前，我国西晋时期的张华就在他所写的《博物志》一书中作了烧白石作白灰有气体发生的记载。17世纪，比利时科学家海尔蒙特发现在一些洞穴中有一种可以使燃烧着的蜡烛熄灭的气体，并且与木炭燃烧，与麦子、葡萄发酵以及石灰石与醋酸接触后产生的气体一样。这种气体是由什么组成的，为何来源不同性质却相同，海尔蒙特也只知其然，不知其所以然。1755年，英国化学家布拉克又进一步定量地研究这种气体，他一次次把石灰石放到容器里煅烧，烧透后再一次次仔细称量剩下的石灰质量，发现每次都减轻了44％；改用酸来与石灰石反应，并用一定量的石灰水来捕捉反应时生成的气体，发现石灰水能很好地捕捉住这些气体，而且又刚好是44％；这气体不烧不出来，好像固定在石灰石中一样，他把它叫作“固定空气”。布拉克用蜡烛、麻雀、小老鼠等放在这“固定空气”里，发现这气体跟一般空气不一样，它能熄灭蜡烛，还会无情地扼杀麻雀、小老鼠的生命！布拉克和其他科学家还想进一步在水面上收集一些极纯净的这种气体，但由于这种气体能溶在水里所以始终没取得成功。10年以后，著名英国化学家卡文迪许想出了一个高招——他把这种气体通入水银槽，然后再在水银表面上收集到纯净的气体，测量了密度和溶解性，并证明了它和动物呼出、木炭燃烧所产生的气体相同。1772年，法国大化学家拉瓦锡等人用大聚光镜把阳光聚焦在汞槽玻璃罩中的金刚石上，做了著名的烧钻石实验，发现钻石燃烧后产生的也是这种气体；尔后，他用纯氧与纯炭进行燃烧实验，发现只生成一种气体，得出该气体是由碳、氧两种元素组成的化合物。后来，人们用更精确的实验方法并经道尔顿等许多化学家的努力，才证明它分子中碳、氧原子的个数比为1：2。就这样，经历1500年，经过许多化学家的不懈努力，人类才认识了今天大家能脱口而出的二氧化碳气体。你知道地球上二氧化碳是怎样产生的？它以去自何方？大气中二氧化碳的平衡地球上的二氧化碳来源主要有三条途径：一是生物的呼吸作用(自然界中的有机物在生物体内或体外，在有氧或无氧条件都能被分解产生二氧化碳)；二是燃料的燃烧(如矿质燃料---煤、石油、天然气，有机物燃料---酒精、甲醇，草木燃料柴、草等)；三是雨水冲刷石灰岩(自然界中的石灰石、大理石当遇到溶有二氧化碳的水时，变成可溶性的碳酸氢钙，溶有碳酸氢钙的水在受热或压强突然变小时，溶解在水里的碳酸氢钙就会分解，放出二氧化碳，同时形成了像我国云南、广西等石灰石岩溶洞里那些美丽的石笋、石柱和钟乳石)；另外，石灰石煅烧制石灰的过程中也会产生不少的二氧化碳。二氧化碳的去向主要也有三条途径：一是植物的光合作用；二是溶解在水中特别是海水中；三是水中二氧化碳与可溶性钙盐反应生成碳酸钙(形成沉积岩)；另外岩石的风化也在悄无声息地吞吃着一些二氧化碳(二氧化碳和水与石头的主要成分----碳酸钙缓慢反应后，而生成的可溶解的酸性碳酸钙)。目前由于人类活动的加剧，大量排放出二氧化碳、大规模开垦森林草地、水污染使水生植物大量死亡，使大气中二氧化碳不断地升高，导致了温室效应。二氧化碳与温室效应温室气体目前一般认为有二氧化碳、水蒸气、甲烷、氟氯烃(氟里昂)和一氧化氮等。近百年来，由于现代工业的迅猛发展和人们生活水平的提高，煤、石油、天然气等矿质燃料的使用急剧上升，燃烧释放的二氧化碳越来越多，而吸收二氧化碳气体的森林因为天灾和被乱砍伐而不断减少，使得大气中的二氧化碳的含量越来越高，它们就好像一层日益加厚的透明薄膜罩在地球表面。由于这层透明薄膜的作用，增强了大气对太阳光中红外线辐射的吸收，阻止地球表面的热量向外散发，使地球表面的平均气温上升，人们称这种导致全球气温变暖的作用为温室效应。温室效应使地球温度上升，将导致寒带和两极的冰川大量融化，海平面因而会上升，从而淹没地势较低的沿海城市及河流三角洲，如：上海、大连、纽约、伦敦等地都会发生这种现象。气温上升会使干旱的热带地区更加干旱，并使土地沙漠化的进程加快，自然灾害的进程加快，自然灾害也越来越频繁，甚至会导致许多物种的加速灭绝。气温上升也会使大气中二氧化碳的含量不断地升高(气温升高使水温也随之升高，二氧化碳溶解度降低，水蒸发速度加快，降水量增多，雨水特别是酸雨冲刷石灰石产生的二氧化碳也增加)。二氧化碳与人体的呼吸在意大利维苏里火山周围的那不勒斯城附近的一个洞叫做狗洞，当人领着狗走进狗洞时，狗很快倒下了，人却安然无恙；当人弯下腰去救狗时，人也晕过去了。我国古书有记载：“深井多有毒气，五月五日以鸡毛试投井中，毛直下，无毒；若回四壁，不可入”。在一些岩洞、枯井、地窖中，人若冒然而入可能会导致生命危险，知道这是为什么吗？原来是二氧化碳在作祟。二氧化碳本身无毒性，大气中体积分数为0.03%，在某些局部地区或拥挤场所的含量会高达1%；当空气中二氧化碳的体积分数达到3%时，人体会感到呼吸急促，当体积分数达到10%时，人体会丧失知觉、呼吸停止而死亡。二氧化碳能调节呼吸，当人体血液中二氧化碳浓度增高时，呼吸会加快加深(如打哈欠)，但当吸入气中二氧化碳浓度超过5%时，呼吸中枢的兴奋性反而下降，会感到呼吸困难。当人体血液中二氧化碳浓度下降时，呼吸会减慢(如当人持续进行深呼吸时，由于血液中二氧化碳过多地被呼出，在深呼吸停止以后会出现一段较长的无呼吸)；在临床上给病人输氧时，用的不是纯氧，而是含5%二氧化碳的混合气体。