二氧化碳(carbon dioxide),一種碳氧化合物,化學式為CO2,化學式量為44.0095,常溫常壓下是一種無色無味 或無色無臭而其水溶液略有酸味 的氣體,也是一種常見的溫室氣體 ,還是空氣的組分之一(占大氣總體積的0.03%-0.04% )。
在物理性質方面,二氧化碳的熔點為-56.6℃(527kPa),沸點為-78.5℃,密度比空氣密度大(標準條件下),溶于水。在化學性質方面,二氧化碳的化學性質不活潑,熱穩定性很高(2000℃時僅有1.8%分解),不能燃燒,通常也不支持燃燒,屬于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,因與水反應生成的是碳酸,所以是碳酸的酸酐。
二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石p灰石和稀鹽酸反應制得,主要應用于冷藏易腐敗的食品(固態)、作致冷劑(液態)、制造碳化軟飲料(氣態)和作均相反應的溶劑(超臨界狀態)等。關于其毒性,研究表明:低濃度的二氧化碳沒有毒性,高濃度的二氧化碳則會使動物中毒。
二氧化碳在常溫常壓下為無色無味氣體,溶于水和烴類等多數有機溶劑,其相關物理常數如下表:
性質
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條件或符號
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單位
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數據
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熔點
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527kPa
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攝氏度(℃)
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-56.6
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沸點
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攝氏度(℃)
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-78.5
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相對密度
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-79℃,水=1
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1.56
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相對蒸氣密度
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空氣=1
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1.53
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飽和蒸氣壓
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-39℃
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千帕(kPa)
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1013.25
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臨界溫度
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攝氏度(℃)
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31.3
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臨界壓力
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兆帕(MPa)
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7.39
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辛醇/水分配系數
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0.83
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折射率
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12.5~24℃
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1.173~1.999
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摩爾折射率
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6.98
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黏度
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21℃,5.92MPa
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毫帕斯卡秒(mPa·s)
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0.0697
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蒸發熱
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升華
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千焦每摩爾(kJ/mol)
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25.25
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熔化熱
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千焦每摩爾(kJ/mol)
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8.33
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生成熱
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千焦每摩爾(kJ/mol)
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394.40
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比熱容
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20℃,定壓
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千焦每千克開爾文[kJ/(kg·K)]
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2.8448
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蒸氣壓
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5.9~14.9℃
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兆帕(MPa)
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4.05~5.07
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熱導率
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12~30℃
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瓦每米開爾文[W/(m·K)]
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0.10048~83.74×10-7
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體膨脹系數
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-50~0℃
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每開爾文(K-1)
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0.00495
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0~20oC
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每開爾文(K-1)
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0.00991
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摩爾體積
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毫升每摩爾(mL/mol)
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44.7
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等張比容
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90.2K
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60.9
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表面張力
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達因每厘米(dyne/cm)
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3.4
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極化率
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10-24cm3
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2.76
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二氧化碳是碳氧化合物之一,是一種無機物,不可燃,通常也不支持燃燒,低濃度時無毒性。它也是碳酸的酸酐,屬于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,其中碳元素的化合價為+4價,處于碳元素的最高價態,故二氧化碳具有氧化性而無還原性,但氧化性不強。
高純二氧化碳主要用于電子工業,醫學研究及臨床診斷、二氧化碳激光器、檢測儀器的校正氣及配制其它特種混臺氣,在聚乙烯聚合反應中則用作調節劑。
固態二氧化碳廣泛用于冷藏奶制品、肉類、冷凍食品和其它轉運中易腐敗的食品,在許多工業加工中作為冷凍劑,例如粉碎熱敏材料、橡膠磨光、金屬冷處理、機械零件的收縮裝配、真空冷阱等。
氣態二氧化碳用于碳化軟飲料、水處理工藝的pH控制、化學加工、食品保存、化學和食品加工過程的惰性保護、焊接氣體、植物生長刺激劑,在鑄造中用于硬化模和芯子及用于氣動器件,還應用于殺菌氣的稀釋劑(即用氧化乙烯和二氧化碳的混臺氣作為殺菌、殺蟲劑、熏蒸劑,廣泛應用于醫療器具、包裝材料、衣類、毛皮、被褥等的殺菌、骨粉消毒、倉庫、工廠、文物、書籍的熏蒸)。
液體二氧化碳用作致冷劑,飛機、導彈和電子部件的低溫試驗,提高油井采收率,橡膠磨光以及控制化學反應,也可用作滅火劑。
超臨界狀態的二氧化碳可以用作溶解非極性、非離子型和低分子量化合物的溶劑,所以在均相反應中有廣泛應用。