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二酸化炭素

二酸化炭素

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

酸化炭素
炭素を含む物質の燃焼生物呼吸によって発生し、石灰水を白く濁らせる性質を持つ無色・無臭の気体

解説

二酸化炭素(CO2)は、炭素の完全燃焼や生物の細胞呼吸によって放出される無色・無臭の気体です。実験室では、石灰石大理石炭酸カルシウム)に薄い塩酸を加えることで発生させます。空気よりも密度が大きいため、通常は「下方置換法」で集めますが、水にわずかに溶ける性質があるものの、より純度の高い気体を得るために「水上置換法」が用いられることもあります。水溶液は炭酸と呼ばれ、弱い酸性を示します。

生物の活動においては、光合成と呼吸のバランスが重要です。植物は光、葉緑体、二酸化炭素を利用してデンプンなどの養分を合成しますが、同時にすべての細胞で常に呼吸を行い、エネルギーを取り出す過程で二酸化炭素を排出しています。密閉された生態系モデルでは、植物、動物細菌の間でこれらの気体が循環することで生命が維持されています。

項目 光合成 呼吸
気体の出入り 二酸化炭素を吸収酸素を放出 酸素を吸収、二酸化炭素を放出
行われる場所 葉緑体を持つ細胞 すべての生きた細胞
行われる時間 光が当たっているときのみ 常に(24時間)
コラム

環境問題において、二酸化炭素は「温室効果ガス」の代表格です。化石燃料消費増加により大気中の濃度が上昇し、地球温暖化の主因とされています。また、二酸化炭素を固体にした「ドライアイス」は、昇華する際に周囲から熱を奪うため、強力な冷却剤として利用されます。

入試では、石灰石の質量と発生する二酸化炭素の体積比例関係を問う計算問題や、葉の裏表による蒸散量の違いを考慮した実験考察が頻出です。特に、光の強さが十分であっても二酸化炭素濃度が不足すると光合成速度が制限される「限定要因」の考え方は、記述問題でよく狙われます。

小学生のみなさんへ

わたしたちが息をはくときに出る気体、それが二酸化炭素にさんかたんそです。物を燃やしたときにも発生します。この気体には、石灰水せっかいすいを白くにごらせるという特別な性質があります。理科の実験では、石灰石という石に塩酸をかけて作ることが多いです。

植物にとっても、二酸化炭素にさんかたんそはとても大切です。植物は太陽の光を浴びて、二酸化炭素にさんかたんそと水から栄養分を作る「光合成こうごうせい」を行います。わたしたち人間や動物がはき出したものを、植物が吸い取ってくれているのです。

この気体は空気よりも重いため、入れ物の下にたまります。また、水に少しだけ溶ける性質があり、溶けると「炭酸水」になります。最近では、地球気温が上がる「地球温暖化おんだんか」の原因としても注目されています。

ルラスタコラム

ドライアイスの正体を知っていますか?実は、二酸化炭素をものすごく冷やして固めたものなんです。ドライアイスがとけると、液体にならずにいきなり気体に戻ります。これを「昇華しょうか」と呼びます。

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