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1、二氧化碳的好处：让二氧化碳发挥作用 科学家利用电化学将碳转化为有用的分子

化学领域的一项联合努力产生了一种以积极甚至有益的方式利用二氧化碳的创新方法：通过电合成，它被整合到一系列有机分子中，这些分子在药品开发中发挥着关键作用。在这一过程中，该团队取得了一个创新发现。通过改变所使用的电化学反应器的类型，他们能够产生两种不同的产品，这两种产品在药物化学中都是有用的。

该团队的论文最近发表在《自然》杂志上。该论文的共同第一作者是中国四川大学的博士后研究员余鹏和张文以及孙国权。

由文理学院化学和化学生物学教授宋林领导的康奈尔大学团队以前曾利用电化学过程将简单的碳分子拼接起来，形成复杂的化合物，不需要贵金属或其他催化剂来促进化学反应。

在新项目中，他们将目光投向了一个更具体的目标：吡啶，FDA批准的药物中第二普遍的杂环化合物。杂环是有机化合物，其中分子的原子被连接成环状结构，其中至少有一个不是碳。这些结构单元被认为是"药引子"，因为它们经常出现在有药用价值的化合物中。它们也普遍存在于农用化学品中。

研究人员的目标是制造羧基化的吡啶，即附加了二氧化碳的吡啶。将二氧化碳引入吡啶环的好处是，它可以改变分子的功能，并有可能帮助它与某些目标结合，如蛋白质。然而，这两个分子并不是天然的伙伴。吡啶是一种反应性分子，而二氧化碳通常是惰性的。

该论文的共同第一作者、四川大学的余大刚说："直接将二氧化碳引入吡啶的方法非常少。目前的方法有非常严重的局限性。"

宋林的实验室将其在电化学方面的专长与余的小组在有机合成中利用二氧化碳的专长相结合，他们能够成功地创造出羧基吡啶。他说："电化学给了你这种杠杆作用，可以拨出足以激活甚至一些最惰性的分子的电位，这就是我们能够实现这一反应的原因。"

该团队的偶然发现是在他们进行电合成的时候出现的。化学家们通常以两种方式之一进行电化学反应：在一个非分割的电化学池中（其中提供电流的阳极和阴极在同一溶液中）或在一个分割的电化学池中（其中阳极和阴极被一个多孔隔板隔开，该隔板阻止大型有机分子但允许离子通过）。一种方法可能比另一种更有效，但它们都产生相同的产品。

研究小组发现，通过从分裂的电池切换到不分裂的电池，他们可以选择性地将二氧化碳分子附着在吡啶环的不同位置上，产生两种不同的产品。在未分裂的细胞中产生C4-羧化作用，在分裂的细胞中产生C5-羧化作用。

"这是我们第一次发现，仅仅通过简单地改变细胞，也就是我们所说的电化学反应器，就能完全改变产品，"宋林说。"我认为对其发生原因的机理理解将使我们能够继续将同样的策略应用于其他分子，而不仅仅是吡啶，也许还能以这种选择性但可控的方式制造其他分子。我认为这是一个可以推广到其他系统的一般原则。"

虽然该项目的二氧化碳利用形式不会解决气候变化的全球挑战，但这是以有用的方式利用过量二氧化碳的一小步。

2、二氧化碳的好处，二氧化碳气体的特点

在意大利那不勒斯城附近有一个“死狗洞”，狗、猫等动物走进去，挣扎几分钟就死了，人却可以安然无恙地通过这个洞。因此，迷信的人说洞里面有“屠狗妖”。为什么会有如此奇异的现象呢？

其实，这和我们身边看不见摸不着的二氧化碳气体有关。

相信通过今天的学习探究，我们就可以揭开谜底了。下面我们先一起研究一下二氧化碳气体的特点。

二氧化碳常温常压下是一种无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水，在加压冷却时变成无色的液体，无色液体继续降温时变成雪花状的固体。

我们通过几个小实验来分析二氧化碳气体的性质：

我们看到将二氧化碳气体倾倒进烧杯后，蜡烛熄灭了，而且是下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭。这说明二氧化碳气体不能燃烧也不支持燃烧，二氧化碳的密度比空气大。

实验现象是接触醋酸的花朵和接触湿润的二氧化碳的花朵变为正红色。接触干燥二氧化碳的花朵和接触水的花朵没有变色。这说明二氧化碳和水发生了反应，生成了一种酸。又通过将集气瓶中的红色花朵加热恢复原色的现象判断出，二氧化碳和水反应生成的酸不稳定，受热易分解。这种酸实际上是碳酸。

将二氧化碳气体通入澄清石灰水后，石灰水变浑浊，这是因为二氧化碳气体能与氢氧化钙反应生成难溶于水的碳酸钙。

1. 气体肥料。二氧化碳是绿色植物光合作用的原料。在很多农场里面，会放置产生二氧化碳的仪器，提高农作物的产量。

2. 灭火。随着科技的迅速发展，越来越多类型的灭火器出现了。二氧化碳灭火器可用于扑灭图书、重要仪器的失火，因为扑灭后没有任何的残留物质。

3. 工业原料。很多化工产品都需要用到二氧化碳作为化工原料，比如我们比较熟悉的碳酸钙、碳酸钠。

4. 舞台效果。我们经常在舞台或者是电视剧里面，看到仙气缭绕的场景。这种效果都是用干冰（固体二氧化碳）升华吸热使空气中水蒸气凝结成小水珠形成的。

5. 制冷剂。在一些需要冷藏或者冷冻的场所里面，我们可以放置干冰，能够起到很好的冷冻效果。

1. 温室效应。当大气中二氧化碳含量增高到一定程度时,会阻止地球热量的散失,使地球上的气温升高，即“温室效应”。

2. 危害健康。二氧化碳对人体最主要的危害是刺激人的呼吸中枢，导致呼吸急促，烟气吸入量增加，并且会引起头痛、神智不清等症状。大气中CO₂的正常含量是0.04%，当CO₂的浓度达1%会使人感到气闷、头昏、心悸，达到4%~5%时人会感到气喘、头痛、眩晕，而达到10%的时候，会使人体机能严重混乱，使人丧失知觉、神志不清、呼吸停止而死亡。故吸入浓度不宜超过10%。

通过以上学习，我们对二氧化碳气体有了一个比较全面的认识，接下来就让我们一起跟随科学家波曼尔解开“死狗洞”之谜吧。波曼尔在听闻这件怪事后，专程来到这个洞，他在洞里到处寻觅，始终未见“屠狗妖”，却见洞内倒悬着很多钟乳石，地下丛生着石笋，湿漉漉的泥土里冒着气泡。

这一切使波曼尔恍然大悟。

原来这个妖怪是碳的一种叫作“二氧化碳”的氧化物。溶洞中的溶有碳酸氢钙的水由于压力或温度的原因会释放出二氧化碳气体，二氧化碳比空气重，在地面附近形成半米左右高的气层。所以人可以顺利通过此洞，而在地面上的狗完全淹没在二氧化碳气层里，会窒息而死。

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