O dióxido de carbono é uma das mais simples e comuns moléculas do universo (perde para o gás hidrogênio). Possui apenas três átomos, um de carbono e dois de oxigênio.
É fácil para os átomos de carbono unirem-se aos átomos de oxigênio por causa da camada de valência incompleta do carbono.
O carbono possui apenas quatro elétrons na última camada e, de acordo com um princípio bem simples, a tendência dos átomos é receber ou doar elétrons a fim de atingir uma configuração eletrônica de gás nobre.
Em termos mais simples, os átomos tendem a adquirir oito elétrons na camada mais externa. Isso não é uma obrigação, regra do octeto no ecziste, ok?
O carbono vai tender a receber quatro elétrons de outros átomos e, dessa forma, vai atingir um número de 8 elétrons na camada de valência e igualar-se ao gás nobre neônio, que também possui os tais oito elétrons na última camada.
Os átomos de oxigênio, por sua vez, possuem seis elétrons na camada de valência. Precisam de mais dois elétrons para completar o número mágico de 8 elétrons. Ao se ligar covalentemente ao carbono, eles compartilham dois elétrons com ele e, em troca, o carbono compartilha dois elétrons com cada oxigênio.
Esse troca-troca é melhor compreendido com a figurinha abaixo:
Existem moléculas de dióxido de (mono)carbono no espaço sideral. Esse dióxido formou-se nas nebulosas após a explosão das supernovas (estrelas recém-formadas). Todo o dióxido de carbono do espaçõ é muito frio, por isso ele encontra-se na forma de gelo.
Quando os planetas se formaram a partir dessas nebulosas, alguma parte do dióxido de carbono sólido tornou-se parte desses planetas. Existe, por exemplo, dióxido de carbono em Marte e em outros planetas, bem como na Terra.
Devido ao fato de que a superfície da Terra é muito mais quente do que o espaço, a maior parte do dióxido de carbono na Terra fundiu e tornou-se gás. Menos de um porcento do nosso ar é composto por dióxido de (mono)carbono, mas ele é muito importante para todos os seres vivos do planeta Terra.
As plantas produzem suas células a partir do processo conhecido por fotossíntese, no qual elas consomem dióxido de carbono. Para tanto, elas quebram a molécula de dióxido de carbono com a ajuda de enzimas específicas e utilizam o carbono para produção de células e de seiva. O oxigênio não utilizado é liberado para a atmosfera, repondo o oxigênio à mesma.
Quando a planta morre, seus átomos de carbono retornam ao solo ou à atmosfera na forma de dióxido de carbono.
Nos últimos cem anos, o dióxido de monocarbono tornou-se um problema grande para os habitantes do planeta Terra. Devido ao consumo de derivados do petróleo e à queima de carvão para fins de aquecimento, a quantidade de dióxido liberada na atmosfera deu saltos enormes.
Esse dióxido liberado é ótimo para as plantas, mas ele também atua como um cobertor, impedindo que o calor liberado pelo planeta escape para fora da atmosfera. Esse efeito é conhecido pelo nome de "efeito estufa" (greenhouse effect).
Esse tal efeito estufa tem preocupado os cientistas nas últimas décadas, pois o aumento de um simples grau na temperatura média mundial é o suficiente para acelerar o processo de derretimento das calotas polares e, quem sabe, contribuir para o aumento do nível do mar.
Pode ser que dentro de alguns anos vejamos cidades desaparecendo sob a água proveniente do derretimento do gelo polar.
Quanto às propriedades químicas dessa molécula:
A ligação química C-O é polarizada, só que devido à alta simetria da molécula, a polaridade é nula. Isso faz com que o átomo de carbono possua baixa densidade de elétrons ao seu redor e faz com que os átomos de oxigênio acumulem boa parte da densidade eletrônica da molécula ao seu redor.
Como resultado, temos um átomo de carbono ávido por elétrons e dois átomos de oxigênio ávidos por cargas positivas.
O encontro entre uma molécula de dióxido de carbono e uma molécula de água é bem interessante. A água possui dois átomos de hidrogênio ávidos por cargas negativas, e um átomo de oxigênio ávido por cargas positivas.
Uma molécula de água complementa uma de dióxido. O resultado da reação é a formação do ácido carbônico (H2CO3).
Todos os óxidos moleculares fazem essa mesma reação com a água, produzindo ácidos.
Sendo assim, costuma-se dizer que o dióxido de carbono é óxido molecular ou óxido ácido.