物理与化学性质

二氧化碳略溶于水，少部分二氧化碳会和水反应，产生碳酸，溶解比例大约为1：1（体积比）。

二氧化碳略微溶于醇。

  二氧化碳的相图

二氧化碳是无色的。在低浓度时，二氧化碳气体是无味的，但在较高浓度时会有酸性气味，它可造成窒息和刺激。当吸入浓度比大气层平常浓度高很多的二氧化碳时，它可以产生一种酸的味道和鼻子和喉咙产生刺痛感，气体溶解在黏膜和唾液中，产生了碳酸。这种感觉像喝下碳酸饮料。在标准的温度和压力下，二氧化碳的密度大约是1.98公斤/米 ，是空气的1.5倍。二氧化碳用两个氧原子与一个碳原子以双键组成。-78.51 °C或-109.3 °F时，二氧化碳会凝华，固态二氧化碳俗称“干冰”，是十分普遍的，一般用作冷冻，于1825年由法国化学家查尔斯（Charles Thilorier）首次发现。另一种形式的固态二氧化碳是非晶玻璃般的形式，称为卡博尼亚（carboni），二氧化碳可以存在于一个玻璃态，类似于硅（石英玻璃）和锗。但是卡博尼亚玻璃不稳定，如果恢复正常压力就会变回原状。

二氧化碳通常是由燃烧有机化合物、细胞的呼吸作用、微生物的发酵作用等所产生，植物在有阳光的情况下吸取二氧化碳，在其叶绿体内进行光合作用，产生碳水化合物和氧气，氧气可供其他生物进行呼吸作用，这种循环称为碳循环（carbon cycle）。二氧化碳是温室气体之一，它允许可见光自由通过，但会吸收红外线与紫外线，这可以把来自太阳的热能锁起来，不让其流失，如果大气中的二氧化碳含量过多，热量更难流失，地球的平均气温也会随之上升，这种情况称为温室效应。二氧化碳的固体状态是干冰。干冰在室温下会直接升华为气体。二氧化碳需加压到5.1倍大气压力才会以液态存在。

CO 2 的有关超临界物性参数：

临界温度：T c = 304.2K

临界压力：P c = 7.28MP

临界体积：V c = 94cm /mol

临界密度：ρ c = 0.468g/cm

压缩因子：Z = 0.274

此外,二氧化碳易溶于水

历史

在17世纪，法兰德斯化学家海尔蒙特发现在密封容器内燃烧木炭，剩下的气体的密度比原来的气体更高。

1750年代，苏格兰物理学家约瑟夫·布莱克又对二氧化碳有更进一步的研究：石灰石加热或加入酸后会产生一种它称为“固定空气”的气体。

液化二氧化碳首次（在高温压力）在1823年制成。最早描述固体二氧化碳是由查尔斯在1834年开设了压力容器的液体二氧化碳，才发现，冷却所产生的快速蒸发的液体产生了“雪”，即固体二氧化碳。

制备与检验

制备

在实验室中通常以碳酸盐加酸制备二氧化碳，例如以碳酸钙（一般使用大理石或石灰石，因为纯碳酸钙与盐酸反应太过剧烈，不便于收集）与稀盐酸（避免盐酸中的HCl挥发出来影响CO 2 的纯度）反应，并以向上排空气法收集：

在工业上是以高温加热灰石（主要成分为碳酸钙）分解产生二氧化碳：（1atm,摄氏700度以上）

检验

将二氧化碳通入澄清的石灰水，会产生白色的碳酸钙沉淀，使石灰水变浑浊：

如先加热水并收集产生的气体，然后用澄清的石灰水检验，这样效果更好。其他气体（如二氧化硫）也会使澄清石灰水变浑浊，从而干扰检测。但二氧化硫气体有刺激性气味，而二氧化碳气体则不具有气味，籍此可通过物理方法鉴别二氧化硫与二氧化碳气体。二氧化碳水溶液呈弱酸性，能够让红色的酚酞试液变成无色。

用途

二氧化碳可注入饮料中，增加压力，使饮料中带有气泡，增加饮用时的口感，像汽水、啤酒均为此类的例子。

固态的二氧化碳（或干冰）在常温下会气化，吸收大量的热，因此可用在急速的食品冷冻。

二氧化碳的重量比空气重，不助燃，因此许多都透过产生二氧化碳，利用其特性灭火。而二氧化碳是直接用液化的二氧化碳灭火，除上述特性外，更有灭火后不会留下固体残留物的优点。

二氧化碳也可用作焊接用的保护气体，其保护效果不如其他惰性气体（如氩），但价格相对便宜许多。

二氧化碳激光是一种重要的工业激光来源。

二氧化碳是植物光合作用的主要碳源，可以用作植物温室的气体肥料和水草缸水族箱的肥料。

二氧化碳可用来酿酒，二氧化碳气体创造一个缺氧的环境，有助于防止细菌在葡萄生长。

二氧化碳可控制pH值，游泳池加入二氧化碳以控制pH值，加入二氧化碳从而保持pH值不上升。

二氧化碳可用于制碱工业和制糖工业。

二氧化碳可用于塑料行业的发泡剂。

二氧化碳可用于杀菌、灭菌，填充于密封罐用以保存食物。

二氧化碳可用于动力能源：轮胎（汽车重机车自行车）充气;BB弹空气枪抛绳枪;穿线器（管子乐）。

干冰可以用于人造雨、舞台的烟雾效果、食品行业、美食的特殊效果等。

干冰可以用于清理核工业设备及印刷工业的版辊等。

干冰可以用于汽车、轮船、航空、太空与电子工业。

大气层

截至2013年5月，地球大气层中的二氧化碳浓度曾一度超过400 ppm（百万分之400或0.04%） 。2000至2009年间的浓度增长率为每年2.0 ppm，且逐年加速。 目前的浓度比工业化之前的280 ppm浓度高得多，而人为因素是导致二氧化碳浓度急剧上升的主要原因。 释放出的二氧化碳中，57%进入大气层，其余的则进入海洋，造成海洋酸化。

多达四成的地面二氧化碳排放是由于火山爆发。据估计，每年火山爆发释放约130-230万公吨（145-255万吨）二氧化碳到大气中。温泉等也产生大量二氧化碳。人类排放的二氧化碳超过火山爆发排放量130倍以上：2012年全球排放量为316亿公吨。

安全性

因为二氧化碳比空气重，所以在低漥处的浓度较高。以人工凿井或挖孔桩时，若通风不良则会造成井底的人员窒息。CO 2 的正常含量是0.04%，当CO 2 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。 应避免之物质：

各种金属粉尘（例如镁、锆、钛、铝、锰）：当悬浮在二氧化碳中易点燃而爆炸。

水：会形成碳酸。

二氧化碳中毒

二氧化碳中毒是人吸入高浓度的二氧化碳所出现的昏迷及脑缺氧情况，一般大气中二氧化碳含量超过1%时，人即有轻度中毒反应；当超过3%时，开始出现呼吸困难；超过6%时，就会深度中毒甚至死亡。

症状

中毒主要症状有：头痛、头愫晕、耳鸣、气急、胸闷、乏力、心跳加快，面颊发绀、烦躁、谵妄、呼吸困难，如情况持续，就会出现嗜睡、淡漠、昏迷、反射消失、瞳孔散大、大失禁、血压下降甚至死亡。

补救

打开门窗、通风孔，抢救者才可进入。将病人救出后，在空气新鲜处进行人工呼吸，心脏按摩，吸氧（避免高压、高流量、高浓度给氧，以免呼吸中枢更为抑制），开始1～2L／分，随病人呼吸好转逐渐增大给氧量（4--5L/分），以至采用高压氧治疗。（最好是纯氧）

吸入兴奋剂：多种兴奋剂交替、联合使用，如洛贝林、山梗菜碱等。

防止脑和肺水肿：应用脱水剂、激素，限制液量和速度，吸入钠的分量亦应限制。

对症治疗：给予多种维生素、细胞色素C、能量合剂、高渗糖，以防感染。

抢救同时要留意有没有其他有毒气体存在，如一氧化碳等。

参见

温室气体

全球变暖

碳循环

干冰

注释

^ 二氧化碳虽不助燃，但活性比碳大的金属（如钠、镁）会和二氧化碳进行氧化还原反应，置换二氧化碳中的碳原子。

参考文献

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