dioxyde de carbone

1

Présentation

dioxyde de carbone (ou gaz carbonique), gaz incolore et inodore, dont la molécule est formée d’un atome de carbone relié à deux atomes d’oxygène par deux doubles liaisons (formule brute : CO₂). Le dioxyde de carbone est l’un des principaux gaz à effet de serre.

2

Historique

Vers 1600, le médecin et chimiste belge Jan Baptist Van Helmont identifie un gaz qui se dégage lors de diverses réactions de combustion (combustion du charbon notamment) et de fermentation (fermentation du jus de raisin, etc.). Il l’appelle « gaz sylvestre ». En 1754, le chimiste et physicien écossais Joseph Black démontre qu’il est possible d’obtenir ce gaz, qu’il appelle « air fixe », par décomposition de la craie et du calcaire. Le chimiste met ainsi en évidence que l’« air fixe » entre dans la composition de ces deux substances. Parallèlement, le chimiste français Antoine de Lavoisier montre que l’« air fixe » de Black est un oxyde de carbone : il parvient à cette conclusion après avoir observé que le gaz dégagé par la combustion du charbon a des propriétés identiques à celles de l’« air fixe » obtenu par Black. Le nom de dioxyde de carbone est finalement attribué à ce gaz, selon les règles de la nomenclature chimique.

3

Origine et propriétés

L’atmosphère contient des quantités variables de dioxyde de carbone, allant de 200 à 300 ppm (parties par million) sur les 100 000 dernières années ; mais cette concentration a atteint 350 ppm depuis la fin du xx^e siècle, accentuant le phénomène d’effet de serre d’origine anthropique.

Le gaz carbonique est utilisé par les végétaux dans le processus appelé photosynthèse, qui est à la base de la synthèse des glucides (voir cycle du carbone).

Le dioxyde de carbone est environ 1,5 fois plus dense que l’air. Il est soluble dans l’eau à raison de 0,9 volume pour 1 volume d’eau, à 20 °C. Son point de fusion est de – 56,6 °C (sous une pression de 526 kPa) ; son point de sublimation est de – 78,5 °C.

4

Obtention

Le dioxyde de carbone peut être obtenu de différentes façons : par combustion ou oxydation de composés contenant du carbone, tels que le charbon, le bois, le pétrole, les huiles ou les aliments ; par la fermentation de sucres ; par la décomposition de carbonates sous l’effet de la chaleur ou d’acides.

Industriellement, le dioxyde de carbone est récupéré des gaz dégagés par les hauts-fourneaux, des procédés de fermentation, de la réaction des acides sur les carbonates et de la vapeur d’eau sur le gaz naturel, étape du procédé industriel de production de l’ammoniac. Le dioxyde de carbone est purifié par dissolution dans une solution concentrée de carbonate alcalin, puis par chauffage jusqu’à ébullition de la solution. Le dioxyde de carbone qui se dégage est conditionné sous pression dans des bouteilles (ou réservoirs) en acier.