【无机化学】二氧化碳

碳和碳的化合物在空气中或氧气中的完全燃烧以及生物体内许多物质的氧化物产生的都是二氧化碳。

C(s)+O₂=CO₂(g)

CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂+2H₂O

二氧化碳在大气中约占0.03%，海洋中约占0.014%，它还在于火山喷射气和某些泉水中。在地面上的二氧化碳主要来自煤、石油、天然气及其它含碳化合物的燃烧，碳酸钙矿石的分解，动物的呼吸以及发酵过程。地面上的植物和海洋中的浮游生物则将二氧化碳转化为氧气，一直维持着大气中氧与二氧化碳的平衡。但是近近十年来随着全世界工业的高速发展并由此带来的海洋和大气污染，同时森林又滥砍滥伐，这在很大程度上影响到生态平衡，使大气中的二氧化碳越来越多。二氧化碳虽然无毒，但空气中含量过高，也会使人因缺氧而发生窒息的危险。

而二氧化碳是造成地球“温室效应”的主要原因。太阳光中绝大部分的紫外线被大气上空的臭氧层所吸收，其余部分的光进入大气。大气中的水汽和二氧化碳不吸收可见光，因此可见光通过大气层可到达地球表面。与此同时，地球也会向外辐射能量，不过此能量是以红外光线辐射出去。水气和二氧化碳能吸收红外光，这就使得地球应该失去的那部分能量被储存到大气层内，造成大气温度升高。

二氧化碳分子为直线型，碳原子上两个未杂化成键的P轨道，侧向同氧原子的P轨道肩并肩地发生重叠，由于π电子的高度离域性，使二氧化碳中碳氧键的键长（116pm）处于C=C双键的键长（120pm）和C≡O三键的键长（113pm）之间。

二氧化碳分子没有极性，很容易被液化，临界温度为304K，在常温下，施加7.1×10³kPa时为25.1KJ/mol。当部分液态二氧化碳气化时，另一部分二氧化碳即被冷却成为雪花状的固体。俗称“干冰”，它时分子晶体。二氧化碳不能自然，也不能助燃，是常用的灭火剂，但它不能扑灭燃烧的镁条。

常温下，二氧化碳不活泼，但在高温下能与碳或活泼金属镁、钠等反应：

C（s）+CO₂(g)=2CO(g)

2Mg+2CO₂=2MgO+C 条件：点燃

2Na+2CO2=Na₂CO₃+CO

二氧化碳是酸性氧化物， 它能与碱反应，氮肥厂用氨水吸收二氧化碳，制得NH₄HCO₃；实验室或某些啤酒厂用碱吸收废气中的二氧化碳，使其转变为碳酸盐，一般是用石灰水Ca(OH)₂做吸收剂，但由于Ba(OH)₂的溶解度比Ca(OH)₂大，用Ba(OH)₂吸收二氧化碳的效果更好。

工业上二氧化碳被用来生产纯碱（Na₂CO₃·H₂O）、小苏打（NaHCO₃）、纯Al₂O_3、铅白等工业产品。食品工业中用以生产汽水等饮料。

二氧化碳的水中溶解度不大，298K时，1L水中溶1.45g，溶解在水中的二氧化碳大部分以弱的水合分子存在，只有1%-4%的二氧化碳与水反应生成碳酸。