二氧化碳 -化學物質：二氧化碳是一種在常溫下無色無味無臭的氣 -華人百科

基本簡介

二氧化碳（英文名稱：Carbon dioxide）是空氣中常見的化合物，其分子式為CO₂，由兩個氧原子與一個碳原子通過共價鍵連線而成。空氣中有微量的二氧化碳，約佔空氣整體積的0.03％。二氧化碳能溶于水中，形成碳酸，碳酸是一種弱酸。由于空氣中含有二氧化碳，所以通常情況下雨水的PH值大于等于5.6（CO₂本身沒有毒性，但當空氣中的CO₂超過正常含量時，會對人體產生有害的影響。）

性質

碳氧化物之一，是一種無機物，常溫下是一種無色無味氣體，且無毒。密度比空氣略大，能溶于水，並生成碳酸。（碳酸飲料基本原理）使紫色石蕊溶液變紅，一定量的CO₂可以使澄清的石灰水（Ca(OH）₂）變渾濁，在做關于呼吸作用的產物等產生二氧化碳的試驗都可以用到，還可以支持鎂帶燃燒。

構成原理

C原子以sp雜化軌道形成δ鍵。分子形狀為直線形。非極性分子。在CO2分子中，碳原子採用sp雜化軌道與氧原子成鍵。C原子的兩個sp雜化軌道分別與兩個O原子生成兩個σ鍵。C原子上兩個未參加雜化的p軌道與sp雜化軌道成直角，並且從側面同氧原子的p軌道分別肩並肩地發生重疊，生成兩個∏三中心四電子的離域鍵。因此，縮短了碳—氧原子間地距離，使CO2中碳氧鍵具有一定程度的叄鍵特征。決定分子形狀的是sp雜化軌道，CO2為直線型分子式。二氧化碳密度較空氣大，當二氧化碳少時對人體無危害，但其超過一定量時會影響人（其他生物也是）的呼吸，原因是血液中的碳酸濃度增大，酸性增強，並產生酸中毒。空氣中二氧化碳的體積分數為1%時，感到氣悶，頭昏，心悸；4%-5%時感到眩暈。6%以上時使人神志不清、呼吸逐漸停止以致死亡

空氣中有微量的二氧化碳，約佔0.039%。二氧化碳能溶于水中，形成碳酸，碳酸是一種弱酸。

二氧化碳平均約佔大氣體積的387ppm。大氣中的二氧化碳含量隨季節變化，這主要是由于植物生長的季節性變化而導致的。當春夏季來臨時，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量隨之減少；反之，當秋冬季來臨時，植物不但不進行光合作用，反而製造二氧化碳，其含量隨之上升。二氧化碳常壓下為無色、無臭、不助燃[1]、不可燃的氣體。二氧化碳是一種溫室氣體因為它傳送可見光，但在強烈吸收紅外線。二氧化碳的濃度于2009年成長了約二百萬分之一。

基本用途

固態二氧化碳俗稱幹冰，升華時可吸收大量熱，因而用作製冷劑，如人工降雨，也常在舞台中用于製造煙霧。二氧化碳一般不燃燒也不支持燃燒，常溫下密度比空氣略大，受熱膨脹後則會聚集于上方。也常被用作滅火劑但Mg、Na、K等燃燒時不能用CO2來滅火，因為：2Mg + CO2==點燃== 2MgO + C、4Na + CO2==點燃==2Na2O + C、4K + CO2==點燃==2K2O + C。

二氧化碳是綠色植物光合作用不可缺少的原料，溫室中常用二氧化碳作肥料。光合作用總反應：CO2+H2O —葉綠體、光照→ C6H12O6 + O2註意：光合作用釋放的氧氣全部來自水，光合作用的產物不僅是糖類，還有氨基酸（無蛋白質）、脂肪，因此光合作用產物應當是有機物。

各步分反應：2H2O —光照→ 2H2↑+ O2↑（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（遞氫） ADP + Pi —→ ATP （遞能） CO?+C5化合物→C6化合物（二氧化碳的固定） C6化合物 —ATP、NADPH→（CH2O）n + C5化合物（有機物的生成）

二氧化碳還可用于製取金剛石，反應的化學方程式為4Na+CO2=2Na2O+C，反應的條件為440℃及800個大氣壓，在這樣的條件下，二氧化碳會形成超流體，能夠吸附在鈉的表面，加速電子從鈉傳遞至二氧化碳的過程。當溫度降低至400℃時，就沒有金剛石的產生了，當壓力下降時，生成物也主要以石墨為主。

液體二氧化碳密度1.1克/釐米3。液體二氧化碳蒸發時或在加壓冷卻時可凝成固體二氧化碳，俗稱幹冰，是一種低溫致冷劑，密度為1.56克/釐米3。二氧化碳能溶于水，20℃時每100體積水可溶88體積二氧化碳，一部分跟水反應生成碳酸。化學性質穩定，沒有可燃性，一般不支持燃燒，但活潑金屬可在二氧化碳中燃燒，如點燃的鎂條可在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳。二氧化碳是酸性氧化物，可跟鹼或鹼性氧化物反應生成碳酸鹽。跟氨水反應生成碳酸氫銨。無毒，但空氣中二氧化碳含量過高時，也會使人因缺氧而發生窒息。綠色植物能將二氧化碳跟水在光合作用下合成有機物。二氧化碳可用于製造碳酸氫銨、小蘇打、純鹼、尿素、鉛白顏料、飲料、滅火器以及鑄鋼件的淬火。二氧化碳在大氣中約佔整體積的0.03%，人呼出的氣體中二氧化碳約佔4%。實驗室中常用鹽酸跟大理石反應製取二氧化碳，工業上用煅燒石灰石或釀酒的發酵氣中來獲得二氧化碳。

二氧化碳對農業的影響

實驗證明在CO2高濃度的環境下，植物會生長得更快速和高大。但是，‘全球變暖’的結果可會影響大氣環流，繼而改變全球的雨量分布與及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球變暖’對各地區性氣候的影響，以致對植物生態所產生的轉變亦未能確定。

製法介紹

工業製法

高溫煅燒石灰石

CaCO3==高溫== CaO + CO2↑

實驗室製法

大理石或石灰石和稀鹽酸反應通常需要對氣體進行除雜幹燥，鹽酸反應時會揮發出氯化氫(HCl）氣體，所以要通過飽和碳酸氫鈉(NaHCO3）溶液除去氣體中的氯化氫。溶液中的反應，氣體溢出時會帶出水蒸氣，所以要求嚴格或必要時要對氣體進行幹燥，通常用裝有濃硫酸的洗氣瓶進行幹燥。

CaCO3+ 2HCl ==== CaCl2+ H2O + CO2↑

點燃

C+O2=======CO2

另外，不能用碳酸鈉、純碳酸鈣和鹽酸反應製取，因為反應速率太快，不易收集；不能用石灰石和濃鹽酸反應，因為濃鹽酸易揮發出大量氯化氫氣體，使氯化氫無法完全去除，製得的二氧化碳純度會下降；也不能用碳酸鈣和稀硫酸反應收集，因為反應會生成微溶于水的硫酸鈣，硫酸鈣會附蓋在石灰石表面，阻礙內部反應的繼續進行。附：CaCO3+H2SO4====CaSO4+H2O+CO2↑

Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑

Na2CO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+CO2↑

檢驗方法

將二氧化碳通入澄清石灰水中，澄清石灰水會變白色渾濁，產生的沉淀是碳酸鈣。

聚二氧化碳

一種正在研究的新型合成材料，以二氧化碳為單體原料在雙金屬配位PBM型催化劑作用下，被活化到較高的程度時，與環氧化物發生共聚反應，生成脂肪族聚碳酸酯（PPC），經過後處理，就得到二氧化碳樹脂材料。在聚合中加入其它反應物，可以得到各種不同化學結構的二氧化碳樹脂。二氧化碳共聚物具有柔性的分子鏈，容易通過改變其化學結構來調整其性能；較易在熱、催化劑、或微生物作用下發生分解，但也可以通過一定的措施加以控製：對氧和其它氣體有很低的透過性。

可開發出以下用途的產品：

1.從脂肪族聚碳酸酯與多異氰酸酯製備聚氨酯材料，優于普通聚酯聚氨酯的耐水解性能。

2.用順丁烯二酸酐作為第三單體進行三元共聚；產物是一種含碳酸酯基和酯基的不飽和樹脂，可交聯固化，亦能與纖維之類固體復合，是類似于普通不飽和聚酯使用的一種新材料。

3.脂肪族聚碳酸酯可以與各種聚合物共混而獲得各種不同的性能。可以用作環氧樹脂、PVC塑膠等的增韌劑、增塑劑或加工助劑。

4.二氧化碳、環氧乙烷等的共聚物，二氧化碳、環氧丙烷和琥珀酸酐的三元共聚物能被微生物徹底分解，不留殘渣，是一類有希望的生物降解材料。

5.二氧化碳共聚物有優異的生物體相容性。特別設計的共聚物可望用作抗凝血材料或用作葯物緩釋劑。

6.某些二氧化碳共聚物可用作固體顏料或填料的表面處理劑，隔氧材料，表面活性劑，陶瓷膠粘劑，熱熔膠等。

7.聚碳酸亞丙酯與丁腈橡膠共混物有良好的耐油耐熱氧老化性能，有比普通丁腈膠更好的機械性能，是一種優異的新型耐油橡膠。該項目每噸二氧化碳樹脂成本約為環氧丙烷原料的價格，相當于國外工藝的3-30%，很有機會在國外立足發展。.PPC/NBR型耐油橡膠的成本可比用純丁腈降低10%左右，每噸產品的成本可降低1000元以上。

通用名稱：二氧化碳

英文名稱：Carbon Dioxide

中文別名：碳酸氣

英文別名：Carbonic Acid Gas、Carbonic Anhydride