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二氧化碳

二氧化碳標識符物產結構相關化合物補充數據頁

二氧化碳 (化學式: CO₂)是a 化合物 組成由二 氧氣 原子 共價地保稅 對唯一 碳 原子。 它是a 氣體 在 標準溫度和壓力 并且存在 地球的大氣 在這個狀態。 它當前以全球性地平均的集中大約387 ppm 由 容量 在地球的大氣，^[1] 雖然這在地點和時間以前變化兩個。 二氧化碳是重要的 溫室氣體 因為它傳送 可見光 但在強烈吸收 紅外 并且 近紅外.

二氧化碳是由所有動物、植物、真菌和微生物生產的在期間 呼吸作用 并且使用植物在期間 光合作用. 這是為了做在呼吸作用也許再被消耗或用作為原料為植物生長的糖。 它是，因此，一個主要元件 碳循環. 二氧化碳引起作為燃燒的副產物 礦物燃料 或菜問題，在其他化學過程中。 輸出一些二氧化碳 火山 并且其他 地熱 過程例如 溫泉.

二氧化碳沒有液態以壓力在5.1以下 atm，但固體在溫度在-78 °C.以下。 在它的固態，二氧化碳共同地叫 乾冰.

CO₂ 是 酸性氧化物: 水溶液輪 石蕊 從藍色到桃紅色。

CO₂ 是毒性的在更高的濃度： 1% (10,000 ppm)將使某些人感受昏昏欲睡，而5%直接地是含毒物。

化工和有形資產

為更多細節在這個題目，看見 二氧化碳(數據頁).

二氧化碳是無色，無氣味的氣體。 當吸入在集中更加高於通常大氣水平時，它在嘴在鼻子和喉頭可能導致酸口味和一種刺痛的感覺。 這些作用起因於溶化在的氣體 黏膜 并且 唾液形成一種微弱的解答 碳酸. 這種感覺可能也發生在企圖在飲用的a以後抑止打嗝期間 碳酸化合的飲料. 數額在5,000 ppm之上被認為非常不健康，并且那些在大約50,000 ppm (均等之上到5%由容量)被認為危險到動物生活。^[2]

在 標準溫度和壓力密度二氧化碳是大約1.98 kg/m ³，大約的1.5次 空氣. 二氧化碳分子(O=C=O)包含二 雙鍵 并且有線性形狀。 它沒有電 偶極和作為它充分地是 氧化它適度地是 易反應 并且是不易燃的，但支持金屬的燃燒例如 鎂.

在−78.51° C 或-109.3° F二氧化碳通過直接地從固體階段變成一個氣體階段 昇華或者從氣體到通過固體 證言. 堅實二氧化碳通常叫「乾冰「a 普通商標. 1825年它首先被觀察了由法國化學家 查爾斯Thilorier. 乾冰是常用的作為一種冷卻介質，并且它是相對地低廉的。 方便物產為此是堅實二氧化碳不昇華直接地入留下液體的氣相。 它在雜貨店和實驗室可能經常被發現，并且也用於航運業。 最大的非冷卻的用途為乾冰是 噴拋清理.

液體二氧化碳仅形式在 壓力 在5.1 atm之上; 三態點 二氧化碳是大約518 kPa 在−56.6 °C (參見相位圖，上述)。 關鍵步驟 7.38 MPa在31.1 °C。^[3]

堅實二氧化碳的一個供選擇的形式， 無定形 玻璃像形式，是可能的，雖然不以大氣壓。^[4] 玻璃的這個形式，叫 carbonia被生產了 過冷 激昂的CO₂ 以極端壓力(40-48 GPa 或大約400,000大氣)在a 金剛石鐵砧. 這個發現證實了理論二氧化碳可能存在於玻璃狀態相似與它的自然力家庭的其他成員，像 硅 (石英玻璃)和 鍺. 不同於硅土和germania玻璃，當發布時，然而， carbonia玻璃不是穩定的以正常壓力并且不恢復回到氣體壓力。

參見： 超臨界二氧化碳 并且 乾冰

人的理解的歷史

二氧化碳是將被描述的其中一第一氣體作為物質分明從空氣。 在第十七個世紀， 佛蘭芒語 化學家 van 1月Baptist ・ Helmont 觀察那，當他燒了 木炭 在一艘閉合的船，發生的灰的大量比那是較少原始的木炭。 他的解釋是木炭的其餘被變成了入他命名「氣體」或「狂放的精神」 (的一種無形的物質spiritus sylvestre).

二氧化碳物產在18世紀50年代更加周到地被學習了由蘇格蘭醫師 約瑟夫黑色. 他發現了那 石灰石 (碳酸鈣)能是激昂或對待與 酸 要產生他叫「的氣體修理了空氣」。 他觀察固定的空氣比空氣密集，并且不支持火焰或動物生活。 他也發現了那，當通過石灰的水溶液起泡(時氫氧化鈣)，它會 沉澱物 碳酸鈣。 他使用這種現象說明二氧化碳是由動物呼吸作用和微生物發酵生產的。 1772年，英國化學家 約瑟夫Priestley 發表了被給權的論文 懷孕水與固定的空氣 在哪些他描述了水滴的過程 硫酸 (或 硫酸 Priestley知道它)在白堊為了生產二氧化碳和強迫氣體通過鼓動一個碗溶化水與氣體聯繫。^[5]

二氧化碳首先被液化了(以高的壓力) 1823年 Humphry Davy 并且 Michael Faraday.^[6] 給了堅實二氧化碳的最早的描述 查爾斯Thilorier在1834打開一個被加壓的容器液體二氧化碳，只有發現液體的迅速蒸發導致的冷卻產生了「雪」堅實CO₂.^[7]

隔離

二氧化碳也許從空氣獲得 蒸餾. 然而，這產生非常CO的仅少量₂. 化學反應大品種產生二氧化碳，例如反應在多數酸和多數金屬碳酸鹽之間。 例如，之間反應 硫酸 并且碳酸鈣(石灰石或白堊)如下被描述：

H₂如此₄ + CaCO₃ → CaSO₄ + H₂CO₃

H₂CO₃ 然後分解澆灌和CO₂. 這樣反應通過起泡沫或起泡伴隨或者兩個。 在產業，因為他們可以用於中立化廢酸小河，這樣反應是普遍。

生產 生石灰 (CaO)有普遍用途的一種化學製品，從石灰石通過加熱在大約850 °C也生產CO₂:

CaCO₃ → CaO + CO₂

燃燒 所有碳包含燃料，例如的 甲烷 (天然氣)，石油餾份(汽油, 柴油, 煤油, 丙烷)，而且煤炭和木頭，將產生二氧化碳，并且，在許多情況下，水。 为例在甲烷和氧氣之間如下給化學反應。

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

鐵 從它的氧化物減少與 焦炭 在a 鼓風爐生產 生鐵 并且二氧化碳：

2隻Fe₂O₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO₂

酵母 代謝 糖 生產二氧化碳和 對氨基苯甲酸二亦稱酒精，在酒的生產，啤酒和其他精神：

C₆H₁₂O₆ → 2 CO₂ + 2 C₂H₅OH

所有 有氧 有機體產物 CO₂ 當他們氧化 碳水化合物, 脂肪酸和蛋白質在細胞線粒體。 介入的很大數量的反應極為是複合體和沒容易地描述。 參見(多孔的呼吸作用, 绝氧呼吸作用 并且 光合作用). Photoautotrophs (即。 植物， 藍細菌)用途另 做法: 植物吸收 CO₂ 從空氣，和，與水一起，起反應它對形式碳水化合物：

nCO₂ + nH₂O → (CH₂O)_n + nO₂

二氧化碳是 可溶解 在水中，自發它interconverts在CO之間₂ 并且 H₂CO₃ (碳酸). 相對集中 CO₂ H₂CO₃和deprotonated形式 HCO₃⁻ (重碳酸鹽)和 CO₃²⁻(碳酸鹽)依靠 酸碱度. 在中性或輕微地碱性水(酸碱度中 > 6.5)，重碳酸鹽形式佔優勢(>50%)成為最流行(>95%)在海水酸碱度，而在非常碱性水(酸碱度中 > 10.4) 主要(>50%)形式是碳酸鹽。 重碳酸鹽和碳酸鹽形式是非常可溶解的，這樣空氣被平均的海洋水(溫和地碱性與典型酸碱度= 8.2 - 8.5)包含大約120重碳酸鹽毫克每公升。

工業生產

二氧化碳主要從六個過程被製造：^[8]

1. 作為一個副產物在氨和氫植物中，甲烷被轉換成CO₂;
2. 從燃燒 木頭 并且 礦物燃料;
3. 作為副產物 發酵 糖 在 釀造 啤酒, 威士忌酒 并且其他 酒客 飲料;
4. 從石灰石的熱分解， CaCO₃在製造 石灰, CaO;
5. 作為副產物 磷酸鈉 製造;
6. 直接地從自然二氧化碳 春天它由酸化的水的行動生產的地方 石灰石 或 白雲岩.

用途

食品工業、石油工業和化工業使用二氧化碳。^[8] 用於要求被加壓的氣體的許多消費品，因為它是低廉和不易燃的，并且，因為它接受相變從氣體到液體在室溫以可達到的壓力大約60 酒吧 (870 psi， 59 atm)，允許更多二氧化碳適合一個特定容器比否則會。 救生衣經常包含被迫使的二氧化碳罐為快的通貨膨脹。 鋁膠囊也被賣作為壓縮氣體供應為 airguns, paintball 標誌，為膨脹自行車輪胎和為做 塞爾查水. 液體二氧化碳的迅速汽化為炸開使用在煤礦。 二氧化碳的高濃度可能也用於殺害蟲，例如 共同的衣蛾.

二氧化碳用於生產 碳酸化合 軟飲料 并且 蘇打水. 傳統上，碳酸化過程在啤酒和汽酒通過自然發酵出現，但有些製造者人為地成碳酸鹽這些飲料。 糖果叫 流行音樂岩石 加壓與二氧化碳氣體在大約40酒吧(600 psi)。 當安置在嘴時，它溶化(像其他硬糖)和發行氣泡以可聽見的流行音樂。

發酵代理 造成麵團的產物二氧化碳上升。 貝克的酵母 由糖的發酵在麵團之內生產二氧化碳，當化工leaveners例如時 發酵粉 并且 發麵蘇打 發布二氧化碳，當激昂或，如果暴露 酸.

二氧化碳是通常使用的壓縮氣體為氣動系統在便攜式的壓力工具和 作戰機器人.

二氧化碳熄滅火焰和一些 滅火器特別是那些為電子火設計了，包含液體二氧化碳在压力下。 二氧化碳發現也使用作為大氣為 銲接，雖然在銲弧，它起反應 氧化 多數金屬。 用途在汽車製造業儘管重大證據是共同的在二氧化碳做的銲接是 更加易碎 比那些在惰性氣氛做了，并且由於碳酸的形成，這樣銲接聯接隨著時間的過去惡化的那。 主要，因為它比惰性氣體較不昂貴的例如，它使用作為銲接氣體 氬 或 氦氣.

液體二氧化碳是好 溶劑 為許多 親油性 有機化合物和使用去除 咖啡因 從 咖啡. 首先，綠色咖啡豆在水中被浸泡。 豆在專欄的上面安置七十英尺(21米)高。 二氧化碳流體在大約93攝氏度進入在專欄的底部。 咖啡因散開在豆外面和入二氧化碳。

二氧化碳在開始受到注意 配藥 并且其他化工加工業作為一個較不毒性選擇對更加傳統的溶劑例如 有機氯. 它由一些使用了 乾洗劑 為此。 (參見 綠色化學.)

植物要求二氧化碳舉辦 光合作用和溫室也許豐富他們的大氣與另外的CO₂ 促進植物生長，因為它的低當代大氣含量在「窒息之上」是正義的級為綠色植物。 A 光合作用-相關下落在二氧化碳集中在溫室隔間可能殺害綠色植物。 以高濃度，二氧化碳是毒性的到動物生活，因此提高集中到10,000 ppm (1%)幾個小時可能消滅蟲例如 粉虱 并且 蜘蛛小蜘蛛 自溫室。

它提議二氧化碳從電力發動起泡入池塘生長可能然後被轉換成的海藻 biodiesel 燃料。^[9] 在醫學， 5%二氧化碳增加到純淨 氧氣 為以後呼吸的刺激 呼吸暫停 并且穩定 O₂/CO₂ 平衡在血液。

工業氣體的一個共同的類型 laser 是 二氧化碳laser.

二氧化碳可能也結合與 檸檬油精 氧化物從橙皮或其他 環氧化物 創造聚合物和塑料。^[10]

二氧化碳得用於 改進的油補救 那裡它被注射入或在生產油井附近，通常下 超臨界 情況。 它作為一個加壓的代理和，當溶化入地下時 原油極大減少它的黏度，使油更加迅速地流經地球到撤除很好。^[11] 在成熟油田，廣泛的管子網絡用於運載二氧化碳對射入點。

在化工業，二氧化碳為生產使用 尿素, 碳酸鹽 并且 重碳酸鹽和 水楊酸鈉.

液體和堅實二氧化碳是重要的 冷凍劑特別是在食品工業，在冰淇凌和其他冷凍食品期間，運輸和存貯，他們被使用。 堅實二氧化碳稱「乾冰」和為小發貨使用，冷藏設備不是實用的。

液體二氧化碳(產業命名原則R744/R-744)使用了作為冷凍劑在發現之前 R-12 并且可能享受新生由於環境問題。 它的有形資產對冷卻，冷藏和加熱目的是高度有利，有高容量冷卻的容量。 由於它的操作以130個酒吧， CO壓力 ₂ 系統要求高度在許多區段已經被開發了到組裝線工作的抗性組分。 在汽車空調，在超過90%所有行車條件中， R744比系統更加高效率地經營使用 R-134a. 它的環境好處(GWP 1，非臭氧耗盡，無毒，不易燃)在汽車，超級市場，熱水熱泵能做它未來工作流體替換當前HFCs，在其他中。 有些應用： 可口可樂調遣CO₂-基於飲料致冷機和 美國軍隊 是對CO感興趣₂ 冷藏和熱化技術。^[12][13]

到2007年底，全球性汽車工業在汽車空調預計決定下一代冷凍劑。 CO₂ 是一個被談論的選擇。(參見 涼快的戰爭)

改進的煤層甲烷補救 (ECBM)是過程，藉以二氧化碳抽入煤層偏移甲烷由於更高的二氧化碳吸附性。

在地球的大氣

詳細信息： 二氧化碳在地球的大氣

二氧化碳 地球的大氣 被認為a 蹤影氣體 當前發生以大約每百萬的385份由容量或每百萬的582份的平均集中由大量。 大量 地球大氣 是5.14×10¹⁸ 公斤 ^[14]，因此大氣二氧化碳總量是3.0×10¹⁵ 公斤(3,000 gigatonnes)。 它的集中變化季節性地(參見圖表在權利)並且可觀地根據一個地方依據： 在市區它一般是高，并且戶內它可能到達10倍背景大氣集中。

二氧化碳是a 溫室氣體. 看見 溫室效應 為更多。

由於人類活動例如燃燒 礦物燃料 并且 砍伐森林大氣二氧化碳的集中增加了大約35%從起點 工業化的年齡.^[16] 1999年， 2,244,804,000公噸CO₂ 在美國被生產了。 由於電能世代。 這是0.6083公斤(1.341磅)的生產率每kWh。^[17]

五百百萬年前二氧化碳比今天是20倍流行，減少到4-5次在期間 侏羅紀 期間然後維護一種緩慢的衰落直到 工業革命與 特別快速減少 發生49百萬年前。^[18][19]

一些散發的40%氣體 火山 在subaerial期間 火山爆發 是二氧化碳。^[20] 根據最佳的估計，火山發布大約130-230百萬噸(145-255百萬噸) CO₂ 入每年大氣。 二氧化碳在溫泉以前在托斯卡納，意大利也生產例如那些在Bossoleto站點在Rapolano Terme附近。 這裡，在大約100 m直徑滾筒形的消沉， CO的地方集中₂ 上升到上述75%隔夜，充足殺害昆蟲和小動物，但迅速地溫暖，當被日光照射了和分散劑由對流日間^[21] 當地CO的高濃度₂由深湖水干擾生產飽和與CO₂ 被認為導致了37不幸在 湖Monoun, 卡麥隆 1984年和1700傷亡在 湖Nyos 1986年卡麥隆。^[22] 然而， CO放射 ₂ 由人類活動當前是超過130時間大於火山散發的數量，共計關於27每年(30十億噸)十億噸。^[23]

在海洋

有大約50次同樣多在海洋溶化的碳以CO的形式₂ 并且CO₂ 水合作用產品和存在大氣。 海洋作為極大 碳水槽有「吸收了所有人引起的CO的大約三分之一₂ 放射迄今。「^[24] 通常，當水溫增加，氣體可溶性減少。 當海洋溫度上升，二氧化碳從海洋水相應地被發布入大氣。

大多數CO₂ 由海洋佔去了形成碳酸。 一些在光合作用在水中被消耗由有機體，并且那的一個小比例下沉并且離開碳循環。 有由於增加的CO的可觀的不安₂ 在大氣海水酸度將增加并且也許有害地影響居住在水中的有機體。 特別是，隨著酸度的增加，碳酸鹽的可及性為形成殼減少。^{[引證需要]}

生物角色

二氧化碳是一種最後產物在得到能量從劃分糖，油脂和的有機體 氨基酸 與 氧氣 作為他們一部分 新陳代謝在過程中以著名 多孔的呼吸作用. 這包括所有植物、動物、許多真菌和有些細菌。 在更高的動物，二氧化碳在血液移動從身體的組織到肺，它呼氣。 在植物中使用光合作用，二氧化碳從大氣被吸收。

在光合作用的角色

植物從大氣取消二氧化碳由光合作用，也叫 碳吸收使用光能通過結合二氧化碳和水導致有機設備材料。 而氫被分裂成它的氫核和電子并且用於引起化學能通過，自由氧氣被發布作為氣體從水分子的分解 photophosphorylation. 這能量為二氧化碳的定像在需要 卡爾文週期 對形式糖。 這些糖在工廠內可能為成長然後用通過呼吸作用。

既使當放氣，必須介紹二氧化碳入溫室維護植物生長，因為二氧化碳的集中可能下落在白天低到200 ppm (極限 C3碳定像 光合作用^{[需要的引證]}). 植物在1,000 ppm CO的集中可能潛在地生長50%更加快速₂ 與四周情況比較。^[25]

植物也散發CO₂ 在呼吸作用，因此期間仅是在成長階段期間植物是淨吸收體。 例如一個增長的森林將吸收許多噸CO₂ 每年，然而一個成熟森林將生產同樣多CO₂ 從死的標本的呼吸作用和分解(即。 下落的分支)如用於 生物合成 在增長的植物中。^[26] 不管此，成熟森林仍然有價值 碳水槽幫助維護平衡在地球的大氣。 另外和關鍵地到生活在地球上，浮游植物光合作用吸收被溶化的CO₂ 在上部海洋和從而促進CO的吸收₂ 從大氣。^[27]

毒力

二氧化碳內容在新鮮空氣變化在0.03% (300 ppm)和0.06%之間(600 ppm)，根據地點(參見 CO圖解地圖 ₂ 在實時).

根據澳大利亞海安全當局， 「對適度集中的長期照射可能導致酸中毒和不利影響對鈣磷新陳代謝造成增加的鈣儲蓄在軟的組織。 二氧化碳是毒性的對心臟并且導致被減少的可收縮的力量。 以百分之三的集中由容量在空氣，它是溫和地麻醉的并且導致增加的血壓和脈搏率，并且導致減少的聽見。 以大約百分之五的集中由容量它在頭疼和呼吸淺短陪同的呼吸導致呼吸中樞、頭暈、混亂和困難的刺激。 在大約百分之八集中它在曝光以後導致頭疼，冒汗的，昏暗的視覺、震顫和失去知覺在五和十分鐘之間。「 ^[28]

由於健康風險聯合二氧化碳曝光，美國。 職業安全健康管理局說平均曝光為健康成人在一八小時工作天期間不應該超出5,000 ppm (0.5%)。 最高安全水平為嬰兒、孩子、年長的人和個體與心肺健康問題極大是較少。 為短期(在十分鐘以下)曝光，美國。 全國學院為職業性安全衛生(NIOSH)和政府工業衛生學家(ACGIH)極限美國會議是30,000 ppm (3%)。 NIOSH也闡明，超出4%的二氧化碳集中立刻是危險的對生活和健康。 ^[29]

對CO的增加的水平的適應₂ 在人發生。 CO的連續的吸入₂ 能被容忍以百分之三被啟發的集中至少一個月和百分之四被啟發的集中在一個星期。 它被建議2.0%被啟發的集中可能為閉合的空域使用(前。 潛水艇)，因為適應是生理和反演性的。 減少量在表現或在正常體育活動在這個階層不發生。^[30][31]

這些圖為純淨的二氧化碳是合法的。 在室內空間由二氧化碳集中將到達更高的水平比在純淨的室外空氣的人佔領了。 集中更加高於1,000 ppm在超過20%居住者中將導致難受，隨著CO的增加，并且難受將增加₂ 集中。 難受造成由來自人的呼吸作用和發汗的各種各樣的氣體和不將由CO₂ 本身。 在2,000 ppm多數居住者將感覺重大程度難受，并且許多將開發噁心和頭疼。 CO₂ 集中在300和2,500 ppm之間使用作為室內空氣質量顯示。

深刻二氧化碳毒力有時通認如由名字被給它由礦工： 窒息瓦斯 (也叫 阻氣潮濕 或 stythe). 礦工 在礦軸將設法警告自己對二氧化碳的危險水平通過帶來一隻籠中的金絲雀與他們，當他們運作。 金絲雀在CO之前將不可避免地死₂ 被到達的水平毒性對人。 二氧化碳導致了巨大喪生在 湖Nyos 在 卡麥隆 1986年，當upwelling CO₂-裝載湖水迅速覆蓋了一個大圍攏的居住於的區域。 var imgGroup = new YAHOO.util.ImageLoader.group(window, 'scroll'); imgGroup.foldConditional = true; imgGroup.addTrigger(window, 'resize'); imgGroup.registerSrcImage('ll_0', 'http://blog.yimg.com/2/3F1crIh7s58Q8jov0kc20JCBCzI._XUAlOpPQ_53ALU.lsra7VYJ3g--/5/l/MEHJS1NOPsQTtoFkgr6wQA.jpg');