二氧化碳

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二氧化碳（Carbon dioxide）是空氣中常見的化合物，其分子式为CO₂，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。

二氧化碳平均约占大气体积的387ppm。大气中的二氧化碳含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量随之上升。

常壓下為無色、無臭、不助燃、不可燃的氣體。

二氧化碳略溶於水，少部份二氧化碳會和水反應，產生碳酸。

CO₂(g) + H₂O → H₂CO₃

二氧化碳略微溶於醇。

二氧化碳通常是由燃燒有機化合物、細胞的呼吸作用、微生物的發酵作用等所產生，植物在有陽光的情況下吸取二氧化碳，在其葉綠体內進行光合作用，產生碳水化合物和氧氣，氧氣可供其他生物進行呼吸作用，這種循環稱為碳循環(carbon cycle)。

二氧化碳是溫室氣體之一，它允许可见光自由通过，但会吸收红外线与紫外线，这可以把來自太陽的熱能鎖起來，不讓其流失，如果大氣中的二氧化碳含量過多，熱量更難流失，地球的平均氣溫也會隨之上升，這種情況稱為溫室效應。

二氧化碳的固體狀態是乾冰。乾冰在室溫下會直接昇華為氣體。二氧化碳需加壓到5.1倍大氣壓力才會以液態存在。

歷史

在17世紀，法蘭德斯化學家海尔蒙特發現在密封容器內燃燒木炭，剩下的氣體的密度比原來的氣體更高。

1750年代，蘇格蘭物理學家约瑟夫·布莱克又對二氧化碳有更進一步的研究：石灰石加熱或加入酸後會產生一種它稱為「固定空氣」的氣體。

製備與檢驗

製備

在實驗室中通常以碳酸鹽加酸製備二氧化碳，例如以碳酸鈣與鹽酸反應，並以向上排空氣法收集：

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

在工業上是以高溫加熱灰石（主要成分為碳酸鈣）分解產生二氧化碳：

CaCO₃ → CaO + CO₂↑

檢驗

將二氧化碳通入澄清的石灰水，會產生白色的碳酸鈣沉澱，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。

Ca(OH)₂+CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

二氧化碳水溶液呈弱酸性，會讓紅色的酚酞變無色。

用途

• 二氧化碳可注入飲料中，使飲料中帶有氣泡，增加飲用時的口感，像汽水、啤酒均為此類的例子。
• 固態的二氧化碳（或乾冰）在常溫下會氣化，吸收大量的熱，因此可用在急速的食品冷凍。
• 二氧化碳的重量比空氣重，不助燃，因此許多滅火器都會產生二氧化碳，利用其特性滅火。而二氧化碳滅火器是直接用液化的二氧化碳滅火，除上述特性外，更有滅火後不會留下固體殘留物的優點。
• 二氧化碳也可用作焊接用的保護氣體，其保護效果不如其他惰性氣體（如氬），但價格相對便宜許多。
• 二氧化碳雷射是一種重要的工業雷射來源。
• 二氧化碳是植物光合作用之主要碳源。

安全性

因為二氧化碳比空氣重，所以在低漥處的濃度較高。以人工鑿井或挖孔樁時，若通風不良則會造成井底的人員窒息。

應避免之物質：

• 各種金屬粉塵(例如鎂、鋯、鈦、鋁、錳)：當懸浮在二氧化碳中易點燃而爆炸。
• 水：會形成碳酸。

参见

• 温室气体
• 全球变暖
• 碳循环

註腳

Template:无机碳化合物

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