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CO2 की फुल फॉर्म “Carbon Dioxide” होती है. CO2 को हिंदी में “कार्बन डाईऑक्साइड” कहते है. Co2 का पूर्ण रूप कार्बन डाइऑक्साइड है. कार्बन डाइऑक्साइड का रासायनिक सूत्र CO2 है. यह दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ एक कार्बन परमाणु से बना है. यह एक रंगहीन, गंधहीन गैस है.
कार्बन डाइऑक्साइड, (CO2), एक रंगहीन गैस जिसमें हल्की तीखी गंध और खट्टा स्वाद होता है. यह ग्लोबल वार्मिंग से जुड़ी सबसे महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैसों में से एक है, लेकिन यह पृथ्वी के वायुमंडल का एक मामूली घटक है (10,000 में लगभग 3 खंड), कार्बन युक्त सामग्री के दहन में, किण्वन में, और जानवरों के श्वसन में और नियोजित पौधों द्वारा कार्बोहाइड्रेट के प्रकाश संश्लेषण में. वायुमंडल में गैस की उपस्थिति पृथ्वी द्वारा प्राप्त कुछ उज्ज्वल ऊर्जा को अंतरिक्ष में वापस आने से रोकती है, इस प्रकार तथाकथित ग्रीनहाउस प्रभाव उत्पन्न करती है. औद्योगिक रूप से, यह ग्रिप गैसों से कई विविध अनुप्रयोगों के लिए पुनर्प्राप्त किया जाता है, अमोनिया के संश्लेषण के लिए हाइड्रोजन की तैयारी के उप-उत्पाद के रूप में, चूने के भट्टों से, और अन्य स्रोतों से.
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) एक महत्वपूर्ण हीट-ट्रैपिंग (ग्रीनहाउस) गैस है, जो मानव गतिविधियों जैसे वनों की कटाई और जीवाश्म ईंधन के जलने के साथ-साथ श्वसन और ज्वालामुखी विस्फोट जैसी प्राकृतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से जारी की जाती है. पहला ग्राफ हाल के वर्षों में मौना लोआ वेधशाला, हवाई में मापा गया वायुमंडलीय CO2 स्तर दिखाता है, जिसमें औसत मौसमी चक्र हटा दिया गया है. दूसरा ग्राफ पिछले तीन हिमनद चक्रों के दौरान CO2 के स्तर को दिखाता है, जैसा कि बर्फ के कोर से पुनर्निर्मित किया गया है. औद्योगिक युग (1850) की शुरुआत के बाद से, मानवीय गतिविधियों ने CO2 की वायुमंडलीय सांद्रता को लगभग 49% बढ़ा दिया है. यह 20,000 वर्ष की अवधि (अंतिम हिमनद अधिकतम से 1850 तक, 185 पीपीएम से 280 पीपीएम तक) में स्वाभाविक रूप से हुई घटनाओं से अधिक है. नीचे दी गई समय श्रृंखला वैश्विक वितरण और मध्य-क्षोभमंडल कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता के अंश प्रति मिलियन (पीपीएम) में भिन्नता दर्शाती है. CO2 की वार्षिक वृद्धि के कारण समय के साथ नक्शे का समग्र रंग लाल रंग की ओर शिफ्ट हो जाता है.
कार्बन डाइऑक्साइड सामान्य तापमान और दबाव पर एक रंगहीन और गैर-ज्वलनशील गैस है. यद्यपि पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन की तुलना में बहुत कम प्रचुर मात्रा में है, कार्बन डाइऑक्साइड हमारे ग्रह की वायु का एक महत्वपूर्ण घटक है. कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) का एक अणु एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणुओं से बना होता है. कार्बन डाइऑक्साइड एक महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस है जो हमारे वातावरण में गर्मी को फंसाने में मदद करती है. इसके बिना, हमारा ग्रह अमानवीय रूप से ठंडा होगा. हालांकि, हमारे वायुमंडल में CO2 सांद्रता में वृद्धि से औसत वैश्विक तापमान बढ़ रहा है, जिससे पृथ्वी की जलवायु के अन्य पहलुओं में बाधा आ रही है.
कार्बन डाइऑक्साइड शुष्क हवा का चौथा सबसे प्रचुर घटक है. आज वातावरण में इसकी सांद्रता 400 पीपीएम (पार्ट्स प्रति मिलियन) से अधिक है. औद्योगिक गतिविधि से पहले वातावरण में लगभग 270 पीपीएम था. औद्योगिक क्रांति की शुरुआत के बाद से हमारे वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर लगभग 40% बढ़ गया है, जो वैश्विक तापमान बढ़ा रहा है.
पृथ्वी के इतिहास के दौरान वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता में काफी भिन्नता है, जिसका जलवायु और जीवन पर गहरा प्रभाव पड़ा है. कार्बन डाइऑक्साइड पृथ्वी के कार्बन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, प्रक्रियाओं का समूह जो हमारे पूरे पर्यावरण में कार्बन को कई रूपों में चक्रित करता है. ज्वालामुखी विस्फोट और जंगल की आग पृथ्वी के वायुमंडल में CO2 के दो महत्वपूर्ण प्राकृतिक स्रोत हैं. श्वसन, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा जीव भोजन से ऊर्जा मुक्त करते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन करते हैं. जब आप साँस छोड़ते हैं, तो कार्बन डाइऑक्साइड (अन्य गैसों के बीच) आप साँस छोड़ते हैं. दहन, चाहे जंगल की आग की आड़ में, स्लेश-एंड-बर्न कृषि प्रथाओं के परिणामस्वरूप, या आंतरिक दहन इंजन में, कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करता है.
प्रकाश संश्लेषण, जैव रासायनिक प्रक्रिया जिसके द्वारा पौधे और कुछ रोगाणु भोजन बनाते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं. प्रकाश संश्लेषक जीव कार्बन डाइऑक्साइड (जैसे शर्करा) का उत्पादन करने के लिए CO2 और पानी (H2O) को मिलाते हैं और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्सर्जन करते हैं. प्रकाश संश्लेषक रोगाणुओं का समर्थन करने वाले जंगलों और समुद्र के क्षेत्रों जैसे स्थान, बड़े पैमाने पर कार्बन "सिंक" के रूप में कार्य करते हैं, प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाते हैं. पृथ्वी के प्रारंभिक वातावरण में CO2 का स्तर बहुत अधिक था और लगभग कोई ऑक्सीजन नहीं था; प्रकाश संश्लेषक जीवों के उदय से ऑक्सीजन में वृद्धि हुई जिससे हम जैसे ऑक्सीजन-साँस लेने वाले जीवों का विकास हुआ!
जलने से CO2 उत्पन्न होती है, हालाँकि सीमित ऑक्सीजन आपूर्ति या कार्बन की अधिकता के कारण अधूरा दहन भी कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) उत्पन्न कर सकता है. कार्बन मोनोऑक्साइड, एक खतरनाक प्रदूषक, अंततः कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है. दबावयुक्त CO2 युक्त छोटे कनस्तरों का उपयोग साइकिल के टायरों और लाइफ जैकेटों को फुलाने और पेंटबॉल गनों को चलाने के लिए किया जाता है. सोडा पॉप में "फ़िज़" की आपूर्ति कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा की जाती है. किण्वन के दौरान खमीर द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड भी छोड़ा जाता है, जिससे बीयर अपना सिर देती है और शैंपेन को चुलबुली बनाती है. चूंकि यह ज्वलनशील नहीं है, इसलिए कुछ अग्निशामकों में CO2 का उपयोग किया जाता है. कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुलने पर एक कमजोर एसिड बनाता है, जिसे कार्बोनिक एसिड (H2CO3) कहा जाता है.
मंगल और शुक्र के वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड सबसे प्रचुर मात्रा में गैस है. ठोस, जमी हुई कार्बन डाइऑक्साइड को "सूखी बर्फ" कहा जाता है. मंगल की ध्रुवीय बर्फ की टोपियां सामान्य पानी की बर्फ और सूखी बर्फ का मिश्रण हैं. तरल CO2 केवल समुद्र के स्तर पर पृथ्वी पर वायुमंडलीय दबाव से लगभग 5 गुना अधिक दबाव में बनता है, इसलिए कई स्थितियों में सूखी बर्फ तरल रूप में नहीं पिघलती है. इसके बजाय, यह एक ठोस अवस्था से सीधे गैसीय अवस्था में जाता है, जिसे उच्च बनाने की क्रिया कहा जाता है.
वायुमंडलीय तापमान और दबाव पर कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन गंधहीन गैस के रूप में प्रकट होती है. अपेक्षाकृत गैर-विषैले और गैर-दहनशील. हवा से भारी और हवा के विस्थापन से दम घुट सकता है. पानी में घुलनशील. कार्बोनिक एसिड बनाता है, एक हल्का एसिड. लंबे समय तक गर्मी या आग के संपर्क में रहने से कंटेनर हिंसक रूप से फट सकता है और रॉकेट भी. भोजन को फ्रीज करने, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने और आग बुझाने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है.
कार्बन डाइऑक्साइड एक कार्बन यौगिक है जिसका सूत्र CO2 है जिसमें कार्बन एक दोहरे बंधन द्वारा प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु से जुड़ा होता है. सामान्य परिस्थितियों में एक रंगहीन, गंधहीन गैस, यह सभी जानवरों, कवक और सूक्ष्मजीवों द्वारा श्वसन के दौरान उत्पन्न होती है जो भोजन के लिए जीवित या सड़ने वाले पौधों पर प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से निर्भर करते हैं. इसमें एक विलायक, एक वासोडिलेटर एजेंट, एक संवेदनाहारी, एक विरोधी, ग्रीनहाउस गैस का एक सदस्य, एक मानव मेटाबोलाइट, खाद्य पैकेजिंग गैस का एक सदस्य, एक खाद्य प्रणोदक, एक रेफ्रिजरेंट, एक सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया मेटाबोलाइट, एक एस्चेरिचिया कोलाई के रूप में एक भूमिका है. मेटाबोलाइट और एक माउस मेटाबोलाइट. यह एक कार्बन यौगिक, एक गैस आणविक इकाई और एक कार्बन ऑक्साइड है.
17 वीं शताब्दी की शुरुआत में बेल्जियम के एक रसायनज्ञ, जेन बैप्टिस्टा वैन हेलमोंट द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड को दूसरों से अलग गैस के रूप में पहचाना गया था, जिन्होंने इसे किण्वन और दहन दोनों के उत्पाद के रूप में देखा था. यह 31 डिग्री सेल्सियस (87.4 डिग्री फारेनहाइट) पर 75 किलो प्रति वर्ग सेंटीमीटर (1,071 पाउंड प्रति वर्ग इंच) या -23 से -23 पर 16-24 किलो प्रति वर्ग सेमी (230-345 एलबी प्रति वर्ग इंच) तक संपीड़न पर द्रवीभूत हो जाता है. 12 डिग्री सेल्सियस (-10 से 10 डिग्री फारेनहाइट). 20वीं सदी के मध्य तक, अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड को तरल के रूप में बेच दिया गया था. यदि तरल को वायुमंडलीय दबाव में विस्तारित करने की अनुमति दी जाती है, तो यह ठंडा हो जाता है और आंशिक रूप से बर्फ की तरह जम जाता है जिसे सूखी बर्फ कहा जाता है जो सामान्य दबाव पर -78.5 डिग्री सेल्सियस (-109.3 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर उच्च स्तर (बिना पिघले सीधे वाष्प में चला जाता है) वायुमंडल.
CO2 पृथ्वी के वायुमंडल में चौथी सबसे प्रचुर मात्रा में पाई जाने वाली गैस है. कमरे के तापमान पर, कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) एक रंगहीन, गंधहीन, गैर-ज्वलनशील गैस है, अन्य तापमानों और दबावों पर, कार्बन डाइऑक्साइड तरल या ठोस हो सकता है. ठोस कार्बन डाइऑक्साइड को शुष्क बर्फ कहा जाता है क्योंकि यह धीरे-धीरे ठंडे ठोस से सीधे गैस में बदल जाती है. कार्बन डाइऑक्साइड सामान्य सेल फ़ंक्शन का एक उपोत्पाद है जब इसे शरीर से बाहर निकाला जाता है. CO2 का उत्पादन तब भी होता है जब जीवाश्म ईंधन को जलाया जाता है या वनस्पति का क्षय होता है. सतही मिट्टी में कभी-कभी इस गैस की उच्च सांद्रता हो सकती है, सड़ती वनस्पति या आधारशिला में रासायनिक परिवर्तन से.
अपने ठोस रूप में, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग अग्निशामक यंत्रों में, प्रयोगशालाओं में और थिएटर और स्टेज प्रोडक्शन में कोहरा बनाने के लिए सूखी बर्फ के रूप में किया जाता है. यदि हवा हवादार नहीं है तो सूखी बर्फ का उपयोग इनडोर CO2 को बढ़ा सकता है. जहां मिट्टी में CO2 का स्तर अधिक होता है, वहां गैस पत्थर की दीवारों या फर्श और नींव में दरार के माध्यम से बेसमेंट में रिस सकती है. CO2 उन इमारतों में भी बन सकता है जिनमें बहुत से लोग या जानवर रहते हैं, और यह इमारत या घर में ताजी हवा के संचलन में समस्या का एक लक्षण है. CO2 का उच्च स्तर ऑक्सीजन (O2) और नाइट्रोजन (N2) को विस्थापित कर सकता है, जिससे संभावित रूप से स्वास्थ्य समस्याएं हो सकती हैं.
साँस लेना: ऑक्सीजन की कमी के मामले में लें: बचाव का प्रयास करने से पहले अपनी सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए सावधानी बरतें (उदाहरण के लिए उपयुक्त सुरक्षात्मक उपकरण पहनें). यदि सांस लेने में कठिनाई होती है, तो प्रशिक्षित कर्मियों को आपातकालीन ऑक्सीजन की व्यवस्था करनी चाहिए. यदि हृदय रुक गया है, तो प्रशिक्षित कर्मियों को कार्डियोपल्मोनरी रिससिटेशन (सीपीआर) या स्वचालित बाह्य डीफिब्रिलेशन (एईडी) शुरू करना चाहिए. तुरंत ज़हर केंद्र या डॉक्टर को बुलाएँ. उपचार की तत्काल आवश्यकता है. एक अस्पताल में परिवहन.
त्वचा संपर्क: लागू नहीं (गैस). तरलीकृत गैस: पीड़ित को संदूषण के स्रोत से तुरंत हटा दें. साइट पर प्रभावित क्षेत्र को फिर से गर्म करने का प्रयास न करें. क्षेत्र को रगड़ें या सीधी गर्मी लागू न करें. कपड़ों या गहनों को धीरे से हटा दें जो परिसंचरण को प्रतिबंधित कर सकते हैं. उन कपड़ों के चारों ओर सावधानी से काटें जो त्वचा से चिपक जाते हैं और बाकी के कपड़ों को हटा दें. एक बाँझ ड्रेसिंग के साथ प्रभावित क्षेत्र को ढीले ढंग से कवर करें. पीड़ित को शराब या धूम्रपान न करने दें. तुरंत ज़हर केंद्र या डॉक्टर को बुलाएँ. उपचार की तत्काल आवश्यकता है. एक अस्पताल में परिवहन.
आँख से संपर्क: लागू नहीं (गैस). तरलीकृत गैस: तुरंत और थोड़ी देर के लिए गुनगुने, हल्के बहते पानी से फ्लश करें. पुन: गर्म करने का प्रयास न करें. दोनों आंखों को एक बाँझ ड्रेसिंग के साथ कवर करें. पीड़ित को शराब या धूम्रपान न करने दें. तुरंत ज़हर केंद्र या डॉक्टर को बुलाएँ. उपचार की तत्काल आवश्यकता है. एक अस्पताल में परिवहन.
अंतर्ग्रहण: लागू नहीं (गैस).
प्राथमिक चिकित्सा टिप्पणियाँ: यहाँ सुझाई गई कुछ प्राथमिक चिकित्सा प्रक्रियाओं के लिए उन्नत प्राथमिक चिकित्सा प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है. सभी प्राथमिक चिकित्सा प्रक्रियाओं की समय-समय पर एक चिकित्सक द्वारा समीक्षा की जानी चाहिए जो कार्यस्थल में रासायनिक और इसके उपयोग की शर्तों से परिचित हों.
कार्बन डाइऑक्साइड (रासायनिक सूत्र CO2) एक अम्लीय रंगहीन गैस है जिसका घनत्व शुष्क हवा की तुलना में लगभग 53% अधिक है. कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं में एक कार्बन परमाणु होता है जो दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक रूप से दोगुना होता है. यह प्राकृतिक रूप से पृथ्वी के वायुमंडल में ट्रेस गैस के रूप में होता है. वर्तमान सांद्रता मात्रा के हिसाब से लगभग 0.04% (412 पीपीएम) है, जो 280 पीपीएम के पूर्व-औद्योगिक स्तरों से बढ़ी है. प्राकृतिक स्रोतों में ज्वालामुखी, जंगल की आग, गर्म झरने, गीजर शामिल हैं, और यह पानी और एसिड में घुलने से कार्बोनेट चट्टानों से मुक्त होता है. क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुलनशील है, यह प्राकृतिक रूप से भूजल, नदियों और झीलों, बर्फ की टोपी, ग्लेशियरों और समुद्री जल में पाया जाता है. यह पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस के भंडार में मौजूद है. कार्बन डाइऑक्साइड में तेज और अम्लीय गंध होती है और यह मुंह में सोडा वाटर का स्वाद पैदा करती है. हालांकि, आम तौर पर सामना की गई सांद्रता में यह गंधहीन होता है.
कार्बन चक्र में उपलब्ध कार्बन के स्रोत के रूप में, वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड पृथ्वी पर जीवन के लिए प्राथमिक कार्बन स्रोत है और प्रीकैम्ब्रियन में देर से पृथ्वी के पूर्व-औद्योगिक वातावरण में इसकी एकाग्रता को प्रकाश संश्लेषक जीवों और भूवैज्ञानिक घटनाओं द्वारा नियंत्रित किया गया है. पौधे, शैवाल और सायनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण नामक प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने के लिए सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जो अपशिष्ट उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन करता है. बदले में, ऑक्सीजन की खपत होती है और सभी एरोबिक जीवों द्वारा CO2 को अपशिष्ट के रूप में छोड़ा जाता है जब वे श्वसन द्वारा ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए कार्बनिक यौगिकों का चयापचय करते हैं. चूँकि पौधों को प्रकाश संश्लेषण के लिए CO2 की आवश्यकता होती है, और मनुष्य और जानवर भोजन के लिए पौधों पर निर्भर होते हैं, CO2 पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व के लिए आवश्यक है.
यह मछली के गलफड़ों के माध्यम से और मनुष्यों सहित हवा में सांस लेने वाले जानवरों के फेफड़ों के माध्यम से हवा में वापस आ जाता है. कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन कार्बनिक पदार्थों के क्षय और ब्रेड, बीयर और वाइन बनाने में शर्करा के किण्वन की प्रक्रिया के दौरान होता है. यह लकड़ी, पीट और अन्य कार्बनिक पदार्थों और कोयला, पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन के दहन से उत्पन्न होता है. यह कई बड़े पैमाने पर ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं में एक अवांछित उपोत्पाद है, उदाहरण के लिए, ऐक्रेलिक एसिड (5 मिलियन टन/वर्ष से अधिक) के उत्पादन में.
यह एक बहुमुखी औद्योगिक सामग्री है, उदाहरण के लिए, वेल्डिंग और आग बुझाने में एक अक्रिय गैस के रूप में, एयर गन और तेल की वसूली में एक दबाव गैस के रूप में, एक रासायनिक फीडस्टॉक के रूप में और कॉफी और सुपरक्रिटिकल सुखाने में एक सुपरक्रिटिकल तरल विलायक के रूप में उपयोग किया जाता है. इसे पीने के पानी और कार्बोनेटेड पेय पदार्थों में जोड़ा जाता है, जिसमें बीयर और स्पार्कलिंग वाइन शामिल हैं, जो कि चमक को बढ़ाते हैं. सीओ 2 का जमी हुआ ठोस रूप, जिसे सूखी बर्फ के रूप में जाना जाता है, का उपयोग रेफ्रिजरेंट के रूप में और शुष्क-बर्फ विस्फोट में अपघर्षक के रूप में किया जाता है. यह ईंधन और रसायनों के संश्लेषण के लिए एक फीडस्टॉक है.
कार्बन डाइऑक्साइड पृथ्वी के वायुमंडल में सबसे महत्वपूर्ण लंबे समय तक रहने वाली ग्रीनहाउस गैस है. औद्योगिक क्रांति के बाद से मानवजनित उत्सर्जन - मुख्य रूप से जीवाश्म ईंधन और वनों की कटाई के उपयोग से - ने वातावरण में इसकी एकाग्रता में तेजी से वृद्धि की है, जिससे ग्लोबल वार्मिंग हो रही है. कार्बन डाइऑक्साइड भी समुद्र के अम्लीकरण का कारण बनता है क्योंकि यह कार्बोनिक एसिड बनाने के लिए पानी में घुल जाता है.
कार्बन डाइऑक्साइड पहली गैस थी जिसे असतत पदार्थ के रूप में वर्णित किया गया था. लगभग 1640 में, फ्लेमिश केमिस्ट जेन बैप्टिस्ट वैन हेलमोंट ने देखा कि जब उन्होंने एक बंद बर्तन में लकड़ी का कोयला जलाया, तो परिणामी राख का द्रव्यमान मूल चारकोल की तुलना में बहुत कम था. उनकी व्याख्या यह थी कि बाकी लकड़ी का कोयला एक अदृश्य पदार्थ में बदल दिया गया था जिसे उन्होंने "गैस" या "वाइल्ड स्पिरिट" (स्पिरिटस सिल्वेस्ट्रिस) कहा था.
1750 के दशक में स्कॉटिश चिकित्सक जोसेफ ब्लैक द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड के गुणों का और अध्ययन किया गया था. उन्होंने पाया कि चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को गर्म किया जा सकता है या एसिड के साथ इलाज किया जा सकता है ताकि एक गैस बन सके जिसे उन्होंने "स्थिर हवा" कहा. उन्होंने देखा कि स्थिर हवा हवा से घनी थी और न तो लौ और न ही पशु जीवन का समर्थन करती थी. ब्लैक ने यह भी पाया कि जब चूने के पानी (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का एक संतृप्त जलीय घोल) के माध्यम से बुदबुदाया जाता है, तो यह कैल्शियम कार्बोनेट का अवक्षेपण करेगा. उन्होंने इस घटना का इस्तेमाल यह बताने के लिए किया कि कार्बन डाइऑक्साइड जानवरों के श्वसन और माइक्रोबियल किण्वन द्वारा निर्मित होता है. 1772 में, अंग्रेजी केमिस्ट जोसेफ प्रीस्टली ने इंप्रेग्नेटिंग वॉटर विद फिक्स्ड एयर नामक एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने और गैस को मजबूर करने के लिए चाक पर सल्फ्यूरिक एसिड (या विट्रियल का तेल जैसा कि प्रीस्टली इसे जानता था) टपकने की प्रक्रिया का वर्णन किया. गैस के संपर्क में पानी की एक कटोरी को हिलाकर घोलें.
कार्बन डाइऑक्साइड को पहली बार 1823 में हम्फ्री डेवी और माइकल फैराडे द्वारा तरलीकृत किया गया था. ठोस कार्बन डाइऑक्साइड (सूखी बर्फ) का सबसे पहला विवरण फ्रांसीसी आविष्कारक एड्रियन-जीन-पियरे थिलोरियर द्वारा दिया गया था, जिन्होंने 1835 में तरल कार्बन डाइऑक्साइड का एक दबावयुक्त कंटेनर खोला, केवल यह पता लगाने के लिए कि तरल के तेजी से वाष्पीकरण द्वारा उत्पन्न शीतलन ठोस CO2 की "बर्फ" उत्पन्न हुई.
क्षोभमंडल वायुमंडल का निचला भाग है, जो लगभग 10-15 किलोमीटर मोटा है. क्षोभमंडल के भीतर ग्रीनहाउस गैसें कहलाने वाली गैसें होती हैं. जब सूर्य का प्रकाश पृथ्वी पर पहुंचता है, तो उसका कुछ भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है. ग्रीनहाउस गैसें कुछ ऊष्मा को अवशोषित करती हैं और इसे पृथ्वी की सतह के पास फंसा लेती हैं, जिससे पृथ्वी गर्म हो जाती है. यह प्रक्रिया, जिसे आमतौर पर ग्रीनहाउस प्रभाव के रूप में जाना जाता है, कई साल पहले खोजा गया था और बाद में प्रयोगशाला प्रयोगों और वायुमंडलीय माप के माध्यम से इसकी पुष्टि की गई थी.
जैसा कि हम जानते हैं कि जीवन इस प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव के कारण ही अस्तित्व में है, क्योंकि यह प्रक्रिया पृथ्वी के तापमान को नियंत्रित करती है. जब ग्रीनहाउस प्रभाव नहीं होगा, तो पूरी पृथ्वी बर्फ से ढकी होगी. क्षोभमंडल में फंसी गर्मी की मात्रा पृथ्वी पर तापमान निर्धारित करती है. क्षोभमंडल में गर्मी की मात्रा वायुमंडलीय ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता और इन गैसों के वातावरण में रहने की मात्रा पर निर्भर करती है. सबसे महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैसें कार्बन डाइऑक्साइड, सीएफ़सी (क्लोर-फ्लोरो-कार्बन), नाइट्रोजन ऑक्साइड और मीथेन हैं.
1850 में औद्योगिक क्रांति शुरू होने के बाद से, मानव प्रक्रियाएं सीएफसी और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन का कारण बन रही हैं. इसने एक पर्यावरणीय समस्या पैदा कर दी है: ग्रीनहाउस गैसों की मात्रा इतनी व्यापक रूप से बढ़ी है कि पृथ्वी की जलवायु बदल रही है क्योंकि तापमान बढ़ रहा है. ग्रीनहाउस प्रभाव में इस अप्राकृतिक वृद्धि को ग्लोबल वार्मिंग के रूप में जाना जाता है. यह संदेह है कि ग्लोबल वार्मिंग से तूफान की गतिविधि में वृद्धि हो सकती है, ध्रुवों पर बर्फ की टोपियां पिघल सकती हैं, जिससे बसे हुए महाद्वीपों में बाढ़ आ सकती है, और अन्य पर्यावरणीय समस्याएं हो सकती हैं.
हाइड्रोजन के साथ कार्बन डाइऑक्साइड मुख्य ग्रीनहाउस गैस है. हालांकि, औद्योगिक प्रक्रियाओं के दौरान हाइड्रोजन उत्सर्जित नहीं होता है. मनुष्य हवा में हाइड्रोजन की मात्रा में योगदान नहीं करते हैं, यह केवल हाइड्रोलॉजिकल चक्र के दौरान स्वाभाविक रूप से बदल रहा है, और परिणामस्वरूप यह ग्लोबल वार्मिंग का कारण नहीं है. कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन बढ़ने से ग्लोबल वार्मिंग का लगभग 50-60% होता है. कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन 1850 में 280 पीपीएम से बढ़कर 1990 के दशक में 364 पीपीएम हो गया है.
पिछले पैराग्राफ में कार्बन डाइऑक्साइड गैस के उत्सर्जन में योगदान देने वाली विभिन्न मानवीय गतिविधियों का उल्लेख किया गया है. इन गतिविधियों में से ऊर्जा उत्पादन के लिए जीवाश्म ईंधन के दहन से लगभग 70-75% कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन होता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का मुख्य स्रोत है. शेष 20-25% उत्सर्जन भूमि की सफाई और जलने और मोटर वाहन निकास से उत्सर्जन के कारण होता है.
अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन विकसित देशों में औद्योगिक प्रक्रियाओं से प्राप्त होता है, जैसे कि संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में. हालांकि, विकासशील देशों से कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन बढ़ रहा है. इस सदी में, कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के दोगुने होने की उम्मीद है और उनके बढ़ने और उसके बाद समस्याओं का कारण बनने की उम्मीद है. कार्बन डाइऑक्साइड लगभग पचास से दो सौ वर्षों तक क्षोभमंडल में रहता है.
पहला व्यक्ति जिसने भविष्यवाणी की थी कि जीवाश्म ईंधन के जलने और अन्य जलने की प्रक्रियाओं से कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन ग्लोबल वार्मिंग का कारण होगा, स्वंते अरहेनियस थे, जिन्होंने "जमीन के तापमान पर हवा में कार्बोनिक एसिड के प्रभाव पर" पेपर प्रकाशित किया था. 1930 की शुरुआत में यह पुष्टि की गई थी कि वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड वास्तव में बढ़ रहा था. 1950 के दशक के उत्तरार्ध में जब अत्यधिक सटीक माप तकनीक विकसित की गई, तो और भी अधिक पुष्टि पाई गई. 1990 के दशक तक, ग्लोबल वार्मिंग सिद्धांत को व्यापक रूप से स्वीकार किया गया था, हालांकि सभी ने नहीं. क्या ग्लोबल वार्मिंग वास्तव में वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की वृद्धि के कारण होती है, इस पर अभी भी बहस चल रही है.
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को वातावरण में एक ट्रेस गैस माना जाता है, जिसमें लगभग 370 भागों प्रति मिलियन मात्रा (पीपीएम) की समकालीन सांद्रता होती है. नाइट्रोजन या ऑक्सीजन की तुलना में इसकी कम सांद्रता के बावजूद, CO2 पृथ्वी के जीवन चक्र में और वैश्विक जलवायु को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है. CO2 एरोबिक श्वसन के उप-उत्पाद के रूप में जारी किया जाता है. पौधे CO2 लेते हैं और प्रकाश संश्लेषण के एक भाग के रूप में ऑक्सीजन छोड़ते हैं. प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के बीच वैश्विक संतुलन में बदलाव के परिणामस्वरूप वायुमंडलीय CO2 में 15 पीपीएम तक मौसमी बदलाव होते हैं. उदाहरण के लिए, उत्तरी गोलार्ध में वायुमंडलीय CO2 सांद्रता आमतौर पर गर्मियों में कम होती है, जब कई पौधों की प्रजातियां एक नए विकास चरण में प्रवेश करती हैं और प्रकाश संश्लेषण श्वसन पर प्रबल होता है. CO2 भी एक ग्रीनहाउस गैस है जो वायुमंडल में लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण को अवशोषित करती है, जिससे अंतरिक्ष में इसका पलायन कम हो जाता है. CO2 और अन्य ग्रीनहाउस गैसों (जैसे जल वाष्प, मीथेन, नाइट्रस ऑक्साइड और क्लोरोफ्लोरोकार्बन) द्वारा विकिरण के फंसने से ग्रह को बिना वातावरण के गर्म रखने में मदद मिलती है. यह ग्रीनहाउस वार्मिंग है जो जीवन को बनाती है, जैसा कि हम जानते हैं, ग्रह पृथ्वी पर संभव है.
मानव जाति वर्तमान में वैश्विक वातावरण के रसायन विज्ञान को बदलने की प्रक्रिया में है. वनों की कटाई और जीवाश्म ईंधन (जैसे, कोयला और तेल) के जलने जैसी मानवीय गतिविधियों के प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में वायुमंडलीय CO2 सांद्रता बढ़ रही है. पिछले 150 वर्षों में, वातावरण में CO2 सांद्रता में 30% तक की वृद्धि हुई है (280 से 370 पीपीएम तक; चित्र 1). इसके साथ वैश्विक औसत सतह के तापमान में 0.4 और 0.8 डिग्री सेल्सियस के बीच वृद्धि हुई है. CO2 में वृद्धि की वर्तमान दर पिछले 20,000 वर्षों में अभूतपूर्व है.