Karbon Dioksida: Sifat, Kegunaan, Manfaat dan Bahaya (2022)

Dalam kehidupan sehari-hari sudah tidak asing lagi dengan senyawa yang satu ini. Sejak dari sekolah dasar, kita sudah diajarkan untuk mengenal senyawa yang bernama karbon dioksida (CO2). Berbagai pencemaran udara selalu dikaitkan dengan keberadaan karbon dioksida.

Namun, siapa sangka dibalik hal tersebut senyawa ini juga mengandung manfaat dan memiliki kegunaan dalam dunia industri kimia dan kesehatan. Mari langsung saja kita bahas satu persatu tentang senyawa karbon dioksida.

Baca juga: Pengertian Emisi Karbon, Penyebab, Dampak dan Cara Menguranginya

Apa itu Karbon Dioksida (CO2)?

Karbon dioksida (CO2) atau zat asam arang adalah senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. CO2 berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar di atmosfer bumi. Gas CO2 tidak berwarna, tidak berbau, tidak mudah terbakar, dan sedikit asam.

CO2 adalah gas rumah kaca yang penting bagi kehidupan di muka bumi. Karena senyawa ini menyerap gelombang inframerah dengan kuat dan lebih berat dibandingkan udara dan larut dalam air.

Senyawa karbon dioksida dihasilkan oleh semua tumbuhan, hewan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi. Senyawa ini sangat penting dalam siklus rantai karbon. Tidak hanya dari makhluk hidup, CO2 juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil.

Selain itu, CO2 juga dihasilkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya, seperti mata air panas.

Sifat Karbon Dioksida

Seperti gas-gas lain, CO2 memiliki sifat-sifat fisik dan kimia yang membedakannya dengan senyawa lain. Berikut ini penjelasan beberapa sifat karbon dioksida (CO2).

Sifat Fisik

1. Tidak berwarna.
2. Pada keadaan konsentrasi rendah, gas tidak berbau, namun pada konsentrasi yang cuku[ tinggi akan memiliki bau asam yang tajam.
3. Pada suhu dan tekanan standar, massa jenis CO2 sekitar 1,98 kg/m3, atau sekitar 1,6 kali lipat lebih berat dari udara.
4. Rata-rata memiliki konsentrasi di atmosfer bumi sejumlah 387 ppm berlandaskan volume, dan bervariasi tergantung pada lokasi dan waktunya.
5. Senyawa ini tidak berwujud cair pada tekanan di bawah 5,1 atm (520 kPa) namun pada tekanan 1 atmosfer (tekanan permukaan laut mendekati rata-rata), menjadi padat pada temperatur di bawah -78,5^oC, dan padatan tersebut akan menyublim menjadi gas pada suhu diatas -78,5^oC.
6. Dalam wujud padat, senyawa ini biasa kita kenal dengan sebutan es kering. Bentuk lain dari senyawa ini dapat diamati pada tekanan tinggi seperti kaca amorf. Bentuk kaca ini disebut karbonia. Karbonia yang dihasilkan oleh pendinginan super CO2 yang dipanaskan pada tekanan ekstrim (40-48 GPa atau sekitar 400.000 atmosfer) di landasan berlian.
7. Titik kritisnya adalah 7,38 MPa pada suhu 31,1^oC, Ketika suhu dan tekanan diatas titik kritis, karbon dioksida akan bersifat sebagai fluida superkritis dikenal sebagai karbon dioksida superkritis. Dalam keadaan ini mulai (pada 2018) akan digunakan untuk pembangkit listrik.
8. Kepadatan berbagai bentuk karbon bergantung pada asal unsur-unsur ini. Kita akan menemukan beberapa bentuk karbon yang murni dan beberapa bentuk yang tidak murni seperti batubara yang merupakan campuran dari karbon dan hidrogen.
9. Karbon adalah elemen unik. Itu terjadi dalam berbagai bentuk. Beberapa contoh bentuk karbon murni adalah batubara dan jelaga.
10. Salah satu senyawa karbon yang paling penting adalah arang, yang terbentuk ketika karbon dipanaskan tanpa adanya udara.
11. Karbon dioksida termasuk dalam senyawa berbentuk alotropik. Alotrop adalah bentuk suatu unsur dengan sifat fisik dan kimia yang bervariasi.
12. Tidak mudah terbakar.

B. Sifat Kimia

1. Bersifat asam (oksida asam), mengubah lakmus biru menjadi merah.
2. Senyawa karbon umumnya menunjukkan 4 reaksi, yaitu: 1) reaksi pembakaran, 2) reaksi oksidasi, 3) reaksi penambahan, dan 4) reaksi substitusi.
3. Seperti kita ketahui bersama bahwa karbon dalam segala bentuk membutuhkan oksigen, panas, dan cahaya serta membentuk karbon dioksida. Ketika dibakar di udara untuk menghasilkan karbon dioksida disebut combustion (pembakaran).
4. Molekul karbon dioksida linier dan sentrosimetrik pada kesetimbangan. Panjang ikatan karbon-oksigen adalah 116,3 pm, terlihat lebih pendek dari panjang ikatan ikatan tunggal C-O dan bahkan lebih pendek dari kebanyakan gugus fungsi ikatan rangkap C-O lainnya. Karena bersifat sentrosimetris, molekul tersebut tidak memiliki dipol listrik.
5. Sebagai molekul triatomik linier, CO2 mempunyai 4 mode getaran. Namun, mode peregangan simetris tidak membuat dipol sehingga tidak teramati pada spektrum IR.

Baca juga: Apa itu Suksesi Lahan? Pengertian, Jenis, Contoh, Proses dan Manfaat Suksesi

Kegunaan dan Fungsi CO2

CO2 diproduksi dalam industri dengan menggunakan sumber yang diperoleh melalui proses dalam industri petrokimia, atau membakar gas alam dalam proses kogenerasi.

Berikut ini beberapa kegunaan dan implementasi senyawa karbon dioksida di kehidupan sehari-hari diantaranya yaitu:

1. Produk Minuman

Senyawa karbon dioksida digunakan untuk menghasilkan minuman berkarbonasi atau minuman ringan dan air soda. Bila ditinjau secara tradisional, karbonasi di dalam bir dan anggur terjadi melalui proses fermentasi alami. Namun beberapa produsen minuman mengkarbonasi produknya secara artifisial atau buatan.

2. Produk Makanan

Permen Pop Rocks adalah permen bertekanan dengan gas CO2 siktar 40 bar (600psi). Saat dimasukkan ke mulut, senyawa itu akan larut dan mulai melepaskan gelembung gas dengan suara letupan.

3. Sistem Pneumatic

Karbon dioksida (CO2) adalah gas terkompresi yang paling umum digunakan sebagai system pneumatic pada alat tekanan portable dan robot tempur.

4. Alat Pemadam Kebakaran

CO2 adalah salah satu senyawa yang digunakan untuk memadamkan api, dan terdapat pada beberapa alat pemadam kebakaran terutama dirancang untuk kebakaran listrik.

Alat tersebut mengandung karbon dioksida cair di bawah tekanan. Standar Organisasi Maritim Internasional juga mengakui dan menggunakan senyawa karbon dioksida sebagai proteksi kebakaran di ruang kapal dan ruang mesin.

5. Pelarut Kafein

Selain kegunaan diatas, jika senyawa ini berbentuk cair maka dapat digunakan sebagai pelarut yang baik untuk beragam senyawa organic lipofilik, dan dapat digunakan untuk menghilangkan kandungan kafein dari kopi.

6. Implementasi Farmasi dan Pengolahan Kimia Lain

Zat asam arang ini mulai menarik perhatian industri farmasi dan dunia industri pengolahan kimia lainnya sebagai alternatif yang tidak terlalu beracun untuk pelarut yang lebih tradisional seperti organoklorin. Dapat juga digunakan oleh pembersih kering.

Dalam industri kimia, senyawa ini digunakan untuk produksi urea, karbonat dan bikarbonat, serta natrium salisilat.

7. Penerapan di Bidang Biologi

Pengaplikasian karbon dioksida dalam dunia biologi yaitu pada proses fotosintesis tanaman, rumah kaca dapat memperkaya atmosfer dengan menambah CO2 agar pertumbuhan tanaman meningkat.

Pada konsentrasi tinggi, karbon dioksida (CO2) bersifat toksik bagi kehidupan hewan dan manusia.

Baca juga: Proses Fotosintesis yang Bermanfaat untuk Kehidupan di Bumi

Manfaat Karbon Dioksida

1. Dalam jumlah yang banyak dari karbon dioksida digunakan untuk membuat zat pendingin pada refrigerator.

2. Karbon dioksida juga digunakan untuk zat pemadam kebakaran yang apinya tidak bisa dipadamkan oleh api. Salah satunya adalah kebakaran pada laboratorium oleh zat zat yang jika dengan air tidak padam atau bahkan lebih membahayakan.
3. Digunakan sebagai campuran pada gas gas medis di rumah sakit.
4. Digunakan dalam produksi minuman bersoda.
5. Mengatur tingkat keasaman (pH) darah dan mendukung proses pernapasan. Bila tubuh kekurangan atau kelebihan jumlahnya, dapat terjadi gangguan keseimbangan asam basa dan keracunan karbon dioksida.
6. Deburring dan grinding.
7. Netralisasi.
8. Aplikasi fabrikasi logam.
9. Obat-obatan: campuran obat pendukung metabolisme.
10. Plastik Berbusa: ekstraksi superkritis.

Bahaya Karbon Dioksida

1. Jika dihirup terlalu berlebihan akan mengakibatkan keracunan karbon dioksida, yaitu asidosis. Kondisi ini menyebabkan oksigen dalam darah sulit untuk dilepaskan ke dalam sel tubuh. Akibatnya tubuh dapat kekurangan oksigen.

2. Selain itu, dapat menyebabkan mual, muntah, pusing, sakit kepala dan detak jantung meningkat, dalam kasus parah dapat terjadi kejang, koma hingga kematian.
3. Selain kelebihan, kekurangan CO2 ini dapat menyebabkan gejala sesak napas, pusing, dada berdebar, kelelahan, mual, muntah, pucat hingga koma.
4. Adapun dampak terhadap lingkungan yaitu, perubahan suhu lautan dan perubahan arus laut.
5. Gletser mencair dan naiknya permukaan air laut yang mengancam tenggelamnya daerah pesisir.
6. Yang dapat kita rasakan secara langsung adalah perubahan cuaca ekstrem dan secara drastis serta musim yang dapat melambat atau dating lebih cepat.

Dari penjelasan diatas, selain merugikan bagi lingkungan karbon dioksida juga memiliki kegunaan yang sangat kita butuhkan yaitu dalam proses respirasi atau pernapasan. Namun dalam kegunaannya, kita juga perlu memperhatikan batasan-batasan sehingga tidak banyak menimbulkan hal yang berbahaya atau merugikan.

Baca juga: 9 Dampak Kerusakan Hutan bagi Manusia

Penulis: Rifdah Qotrunnada

Editor: M. Nana Siktiyana