Dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est devenu, en l'espace de deux siècles, la molécule la plus politiquement chargée de la chimie. Sa concentration atmosphérique est passée de ~280 ppm avant la révolution industrielle à plus de 420 ppm en 2024 — un niveau jamais atteint dans les 800 000 dernières années selon les carottes glaciaires. Cette accumulation, principalement due à la combustion de combustibles fossiles et à la déforestation, est le moteur principal du réchauffement climatique anthropique : CO₂ absorbe le rayonnement infrarouge sortant de la Terre dans plusieurs bandes (notamment 15 µm), réémet une partie vers le sol, et augmente l'effet de serre.

À l'échelle moléculaire, CO₂ est une molécule linéaire avec deux liaisons C=O courtes (1,16 Å). Le moment dipolaire global est nul par symétrie, mais les modes de vibration asymétriques sont infrarouge-actifs — c'est précisément ce qui fait son rôle climatique. Sous pression et basse température, il forme une « neige carbonique » (glace sèche, qui se sublime à -78,5 °C à pression atmosphérique). Au-delà de 31 °C et 73 bar, il entre en phase supercritique : les frontières liquide/gaz disparaissent et le fluide devient un excellent solvant écologique pour la décaféination du café, l'extraction de parfums et le nettoyage industriel.

Dans les écosystèmes, CO₂ joue un rôle dual : substrat de la photosynthèse végétale (CO₂ + H₂O → glucose) et produit de la respiration aérobie. Le cycle naturel du carbone échangeait ~150 Gt de CO₂ par an entre atmosphère, biosphère et océans — les ~37 Gt d'émissions anthropiques annuelles, bien que minoritaires en flux, suffisent à déséquilibrer le système parce qu'elles s'accumulent sans contrepartie naturelle rapide. Les océans absorbent environ 30 % de cet excédent, ce qui acidifie progressivement les eaux de surface (pH passé de 8,2 à 8,1 depuis 1850).