二酸化炭素

二酸化炭素は、炭素の燃焼や生物の呼吸によって発生する無色・無臭の気体であり、化学的には水への溶解度が圧力や温度に依存する性質を持つ一方、社会科学的には地球温暖化を引き起こす主要な温室効果ガスとして定義されます。石炭や石油などの化石燃料の消費に伴い大量に排出され、現代の環境問題における中心的な物質です。

解説

化学的側面では、二酸化炭素は水に一定量溶解し、その溶解度はヘンリーの法則に従い、温度が一定であれば気体の分圧に比例します。炭酸水はこの性質を利用して高圧下で製造されますが、温度が上昇すると気体分子の熱運動が激しくなり、液中から脱出しやすくなるため溶解度は減少します。計算問題では、特定の温度や圧力における飽和水溶液からの析出量を求める題材として頻出します。

環境的側面では、二酸化炭素は地表からの放射熱を吸収して大気を温める「温室効果」を持ちます。産業革命以降、自動車や航空機、工業生産による化石燃料の消費が激増したことで大気中の濃度が上昇し、地球温暖化を加速させています。2019年の統計によれば、排出量の多い国として中国、アメリカ、インドが挙げられ、国際的な排出削減が急務となっています。熱帯林の減少も、光合成による二酸化炭素の吸収能力を低下させる要因となっています。