二氧化碳（CO₂）
分子量 44
构造
CO₂为直线型分子。二氧化碳密度较空气大。
气体状态
相对分子质量44.01
熔点（摄氏度）-56.6（5270帕）
沸点（摄氏度） -78.48（升华）
性状、溶解情况
无色，无味气体。 常温下能溶于水，部分生成碳酸。
-37℃时可溶于水(体积比1:1)，生成碳酸。
结构式 分子式 相对密度
O＝C＝O CO₂ 相对密度1.101（-37℃）
二氧化碳分子结构很稳定，化学性质不活泼，不会与织物发生化学反应。
它沸点低(-78.5℃)，常温常压下是气体。
特点：没有闪点，不燃；无色无味，无毒性。
固体状态
液态二氧化碳蒸发时会吸收大量的热；当它释放大量的热则凝成固体二氧化碳，俗称干冰 干冰的使用范围广泛，在食品、卫生、工业、餐饮中有大量应用。
主要有：
1、干冰在工业模具的应用范围 轮胎模具、橡胶模具、聚氨酯模、聚乙烯模、 2、干冰在石油化工的应用范围
3、干冰在食品制药的应用范围
4、干冰在印刷工业的应用范围
5、干冰在电力行业的应用范围
6、干冰在汽车工业的应用范围
7、干冰在电子工业的应用范围
8、干冰在航空航天的应用范围
9、干冰在船舶业的应用范围
基本性质
碳氧化物之一，是一种无机物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，并生成碳酸。（碳酸饮料基本原理）可以使澄清的石灰水变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的试验都可以用到。
制备或来源
可由碳在过量的空气中燃烧或使大理石(CaCO₃)、石灰石、白云石煅烧或与酸作用而得。 是石灰、发酵等工业的副产品。
二氧化碳的用途
气体二氧化碳用于制碱工业、制糖工业，并用于钢铸件的淬火和铅白的制造等。 二氧化碳在焊接领域应用广泛. 如：二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法
固态二氧化碳俗称干冰[1]，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞台中用于制造烟雾。
二氧化碳球棍模型
二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧，常温下密度比空气略大，受热膨胀后则会聚集于上方.也常被用作灭火剂,但Mg燃烧时不能用CO₂来灭火,因为:2Mg+CO₂=2MgO+C(点燃)
二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。CO₂+H₂O 光合作用总反应：CO₂ + H₂0——→ （CH₂O） + O₂注意：光合作用释放的氧气全部来自水，光合作用的产物不仅是糖类，还有氨基酸（无蛋白质）、脂肪，因此光合作用产物应当是有机物。 各步分反应： H₂O→H + O₂（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢） ADP→ATP （递能） CO₂+C5化合物→C₃化合物（二氧化碳的固定） C₃化合物→（CH₂O）+ C5化合物（有机物的生成） 液体二氧化碳密度1.1克/厘米3。液体二氧化碳蒸发时或在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称干冰，是一种低温致冷剂，密度为1.56克/厘米3。二氧化碳能溶于水，20℃时每100体积水可溶88体积二氧化碳，一部分跟水反应生成碳酸。化学性质稳定，没有可燃性，一般不支持燃烧，但活泼金属可在二氧化碳中燃烧，如点燃的镁条可在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳。二氧化碳是酸性氧化物，可跟碱或碱性氧化物反应生成碳酸盐。跟氨水反应生成碳酸氢铵。无毒，但空气中二氧化碳含量过高时，也会使人因缺氧而发生窒息。绿色植物能将二氧化碳跟水在光合作用下合成有机物。二氧化碳可用于制造碳酸氢铵、小苏打、纯碱、尿素、铅白颜料、饮料、灭火器以及铸钢件的淬火。二氧化碳在大气中约占总体积的0.03％，人呼出的气体中二氧化碳约占4％。实验室中常用盐酸跟大理石反应制取二氧化碳，工业上用煅烧石灰石或酿酒的发酵气中来获得二氧化碳.
二氧化碳的产生
（1）凡是有机物（包括动植物）在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都可释放出CO2。 （2）石油、石腊、煤炭、天然气燃烧过程中，也要释放出CO2。 （3）石油、煤碳在生产化工产品过程中，也会释放出CO2。 （4）所有粪便、腐植酸在发酵，熟化的过程中也能释放出CO2。 （5）所有动物在呼吸过程中，都要吸氧气吐出CO2。 （6）所有绿色植物都吸收CO2释放出氧气，进行光合作用。CO2气体，就是这样，在自然生态平衡中，进行无声无息的循环。
编辑本段二氧化碳的制法
工业制法
高温煅烧石灰石 CaCO₃==高温煅烧== CaO + CO₂↑
实验室制法
盐酸和大理石或石灰石反应 CaCO₃＋ 2HCl ==== CaCl₂ ＋ H₂O ＋ CO₂↑ Na₂CO₃＋ 2HCl ==== 2NaCl+H₂O ＋ CO₂↑ （不用碳酸钠的原因是其反应速率太快）
民间制法
小苏打（碳酸氢钠）和白醋反应 NaHCO₃+ CH₃COOH ==== CH₃COONa + H₂O + CO₂↑
编辑本段二氧化碳肥料
一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用，效果最显著。在这两个时期中，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90％，水稻增产70％，大豆增产60％，高粱甚至可以增产200％。 气肥发展前途很大，但目前科学家还难以确定每种作物究竟吸收多少二氧化碳后效果最好。除了二氧化碳外 ，是否还有其他气体可作气体肥料？ 最近，德国地质学家埃伦斯特发现，凡是在有地下天然气冒出来的地方，植物都生长得特别茂盛。于是他将液化天然气通过专门管道送入土壤，结果在两年之中这种特殊的气体肥料都一直有效。原来是天然气中的主要成分甲烷燃气起的作用，甲烷用于帮助土壤微生物的繁殖，而这些微生物可以改善土壤结构，帮助植物充分地吸收营养物质。
编辑本段聚二氧化碳
一种正在研究的新型合成材料，以二氧化碳为单体原料在双金属配位PBM型催化剂作用下，被活化到较高的程度时，与环氧化物发生共聚反应，生成脂肪族聚碳酸酯（PPC），经过后处理，就得到二氧化碳树脂材料。在聚合中加入其它反应物，可以得到各种不同化学结构的二氧化碳树脂。二氧化碳共聚物具有柔性的分子链，容易通过改变其化学结构来调整其性能；较易在热、催化剂、或微生物作用下发生分解，但也可以通过一定的措施加以控制：对氧和其它气体有很低的透过性。可开发出以下用途的产品：1.从脂肪族聚碳酸酯与多异氰酸酯制备聚氨酯材料，优于普通聚酯聚氨酯的耐水解性能。2.用顺丁烯二酸酐作为第三单体进行三元共聚；产物是一种含碳酸酯基和酯基的不饱和树脂，可交联固化，亦能与纤维之类固体复合，是类似于普通不饱和聚酯使用的一种新材料。3.脂肪族聚碳酸酯可以与各种聚合物共混而获得各种不同的性能。可以用作环氧树脂、PVC塑料等的增韧剂、增塑剂或加工助剂。4.二氧化碳、环氧乙烷等的共聚物，二氧化碳、环氧丙烷和琥珀酸酐的三元共聚物能被微生物彻底分解，不留残渣，是一类有希望的生物降解材料。5.二氧化碳共聚物有优异的生物体相容性。特别设计的共聚物可望用作抗凝血材料或用作药物缓释剂。6.某些二氧化碳共聚物可用作固体颜料或填料的表面处理剂，隔氧材料，表面活性剂，陶瓷胶粘剂，热熔胶等。7.聚碳酸亚丙酯与丁腈橡胶共混物有良好的耐油耐热氧老化性能，有比普通丁腈胶更好的机械性能，是一种优异的新型耐油橡胶。该项目每吨二氧化碳树脂成本约为环氧丙烷原料的价格，相当于国外工艺的3-30%，很有机会在国外立足发展。.PPC/NBR型耐油橡胶的成本可比用纯丁腈降低10%左右，每吨产品的成本可降低1000元以上。
编辑本段其他性质
二氧化碳在常温常压下为无色而略带刺鼻气味和微酸味的气体。CO₂分子有16个价电子，基态为线性分子，属D∞h 点群。CO₂分子中碳氧键键长为116pm,介于碳氧双键（乙醛中C＝O键长为124pm）和碳氧三键（CO分子中C≡O键长为112.8pm）之间，说明它已具有一定程度的叁键特性。因此，有人认为在CO₂分子中可能存在着离域的大π键，即碳原子除了与氧原子形成两个键外，还形成两个三中心四电子的大π键。 17世纪初，比利时化学家范·海尔蒙特(J.B. Van. Helmont 1577～1644)在检测木炭燃烧和发酵过程的副产气时，发现二氧化碳。1757年，J. Black第一个应用定量的方法研究这种气体 。1773年，拉瓦锡(A. L. Lavoisier) 把碳放在氧气中加热，得到被他称为“碳酸”的二氧化碳气体，测出质量组成为碳23.5~28.9%,氧71.1~76.5%。1823年，迈克尔·法拉第(M. Faraday)发现，加压可以使二氧化碳气体液化。1835年，M. Thilorier制得固态二氧化碳(干冰)。1884年，在德国建成第一家生产液态二氧化碳的工厂。 在自然界中二氧化碳含量丰富，为大气组成的一部分。二氧化碳也包含在某些天然气或油田伴生气中以及碳酸盐形成的矿石中。大气里含二氧化碳为0.03~0.04%（体积比），总量约2.75×1012t, 主要由含碳物质燃烧和动物的新陈代谢产生。在国民经济各部门，二氧化碳有着十分广泛的用途。二氧化碳产品主要是从合成氨制氢气过程气、发酵气、石灰窑气、酸中和气、乙烯氧化副反应气和烟道气等气体中提取和回收，目前，商用产品的纯度不低于99%（体积）。
编辑本段二氧化碳的有关化学式
由于碳酸很不稳定，容易分解： H₂CO₃==== H₂O+CO₂↑ 所以2HCl + CaCO₃==== CaCl₂+ H₂O + CO₂↑ 二氧化碳能溶于水,形成碳酸： CO₂+ H₂O ==== H₂CO₃ 向澄清的石灰水加入二氧化碳，会形成白色的碳酸钙： CO₂+ Ca(OH)₂==== CaCO₃↓ + H₂O 如果二氧化碳过量会有： CaCO₃+ CO₂+ H₂O ==== Ca(HCO₃)₂ 二氧化碳会使烧碱变质： 2NaOH + CO₂==== Na₂CO₃+ H₂O 如果二氧化碳过量： NaOH + CO₂==== NaHCO₃ 二氧化碳和金属镁反应： 2Mg+ CO₂(过量) ==加热== 2MgO + C Mg+ CO₂ (少量) ==加热== MgO + CO 工业制法：高温煅烧石灰石： CaCO₃ ==高温== CaO + CO₂↑ 实验室制法： CaCO₃＋2HCI＝CaCl₂+ H₂O + CO₂↑ 二氧化碳的固定 CO2+C5→(酶) 2C3 在光合作用中的暗反应阶段,一分子的CO2和一分子的五碳化合物反应,生成两分子的三碳化合物。
编辑本段二氧化碳的危害
现在地球上气温越来越高，是因为二氧化碳增多造成的。因为二氧化碳具有保温的作用，现在这支小部队的成员越来越多，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5——4.5℃。 海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25——140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将全部融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。 空气中含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高……旨在遏止二氧化碳过量排放的《京都议定书》已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。
编辑本段二氧化碳干洗
目前最普遍的干洗技术是采用烃类(石油类)、氯代烃(如四氯乙烯)作为溶剂。但石油溶剂闪点低，易爆易燃，干燥慢；氯代烃气味刺鼻，毒性较高(一般在空气中的含量限制在50ppm以下)。干洗行业特别是欧美一些国家一直在寻找一种既清洁卫生安全高效的洗涤溶剂，目前推出的有绿色大地(Greenearth)、RYNEX、以及液体二氧化碳等新型清洗剂。Greenearth是一种清澈无味的液体，KB值(洗净率)与石油溶剂接近，但低于四氯乙烯，而且价格昂贵；RYNEX的KB值与四氯乙烯差不多，但含水量较高，而且蒸发太慢，不容易再生和回收，干洗周期长；液体二氧化碳KB值比石油溶剂高，略低于四氯乙烯，但在渗色、防污物再凝集等方面比四氯乙烯更好。 二氧化碳作为生命活动的代谢产物和工业副产品存在于自然界中，主要来源于火力发电、建材、钢铁、化工、汽车尾气及天然二氧化碳气田，它是造成“温室效应”的主要气体。液体二氧化碳干洗溶剂是一种工业副产品，只是在其回归自然之前被利用一下，并没有增加大气中二氧化碳的浓度。中国二氧化碳排放量为全球第二(大约30亿吨)，为了充分利用这一资源，中国成立了许多研究课题。
编辑本段二氧化碳药用
药理 低浓度时为生理性呼吸兴奋药。当空气中本品含量超过正常(0.03%)时，能使呼吸加深加快；如含量为1%时，能使正常人呼吸量增加25%；含量为3%时，使呼吸量增加2倍。但当含量为25%时，则可使呼吸中枢麻痹，并引起酸中毒， 故吸入浓度不宜超过10%。 适应症 临床多以本品5～7%与93～95%的氧混合吸入， 用于急救溺毙、吗啡或一氧化碳中毒者、新生儿窒息等。乙醚麻醉时，如加用含有3～5% 本品的氧气吸入，可使麻醉效率增加，并减少呼吸道的刺激。 用法用量 遵医嘱.25%高浓度吸入可使呼吸中枢麻痹，引起酸中毒。吸入浓度不超过10%。 不良反应 25%高浓度吸入可使呼吸中枢麻痹,引起酸中毒.吸入浓度不超过10%。 二氧化碳导致呼吸性中毒 （1）低浓度的二氧化碳可以兴奋呼吸中枢，便呼吸加深加快。高浓度二氧化碳可以抑制和麻痹呼吸中枢。 （2）由于二氧化碳的弥散能力比氧强25倍，故二氧化碳很容易从肺泡弥散到血液造成呼吸性酸中毒。 临床上很少见单纯的二氧化碳中毒，由于空气中二氧化碳增多，常伴随氧浓度降低。比如：地窖中储存的蔬菜、水果呼吸时产生二氧化碳，同时消耗了氧气。无防护措施进入地窖所发生之中毒，是高浓度二氧化碳和缺氧造成的。试验证明氧充足的空气中二氧化碳浓度为5％时对人尚无害；但是，氧浓度为17％以下的空气中含4％二氧化碳，即可使人中毒。缺氧可造成肺水肿、脑水肿、代谢性酸中毒、电解质紊乱、休克、缺氧性脑病等。
编辑本段二氧化碳灭火器
二氧化碳灭火器 手提式二氧化碳灭火器
的使用方法 灭火时只要将灭火器提到或扛到火场，在距燃烧物5米左右，放下灭火器拔出保险销，一手握住喇叭筒根部的手柄，另一只手紧握启闭阀的压把。对没有喷射软管的二氧化碳灭火器，应把喇叭筒往上板70-90度。使用时，不能直接用手抓住喇叭筒外壁或金属连线管，防止手被冻伤。灭火时，当可燃液体呈流淌状燃烧时，使用者将二氧化碳灭火剂的喷流由近而远向火焰喷射。如果可燃液体在容器内燃烧时，使用者应将喇叭筒提起。从容器的一侧上部向燃烧的容器中喷射。但不能将二氧化碳射流直接冲击可燃液面，以防止将可燃液体冲出容器而扩大火势，造成灭火困难。 推车式二氧化碳灭火器一般由两人操作，使用时两人一起将灭火器推或拉到燃烧处，在离燃烧物10米左右停下，一人快速取下喇叭筒并展开喷射软管后，握住喇叭筒根部的手柄，另一人快速按逆时针方向旋动手轮，并开到最大位置。灭火方法与手提式的方法一样。 使用二氧化碳灭火器时，在室外使用的，应选择在上风方向喷射。在室外内窄小空间使用的，灭火后操作者应迅速离开，以防窒息。 灭火原理及适用火灾类型 适用于扑救一般B类火灾，如油制品、油脂等火灾，也可适用于A类火灾，但不能扑救B类火灾中的水溶性可燃、易燃液体的火灾，如醇、酯、醚、酮等物质火灾；也不能扑救带电设备及C类和D类火灾（其主要依靠窒息作用和部分冷却作用灭火）。
编辑本段CO2超临界萃取技术
[2] 现国内外正在致力于发展一种新型二氧化碳利用技术——CO2超临界萃取技术。运用该技术可生产高附加值的产品，可提取过去用化学方法无法提取的物质，且廉价、无毒、安全、高效。它适用于化工、医药、食品等工业。 正文 二氧化碳在温度高于临界温度（Tc）31℃、压力高于临界压力（Pc）3MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力，用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛应用。 传统提取有效成份的方法如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，但工艺复杂、纯度不高，而且易残留有害物质。而二氧化碳超临界萃取廉价、无毒、安全、高效，可以生产极高附加值的产品。用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。除了用在化工、化工等工业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素、虾青素（英文称astaxanthin，简称ASTA）及银杏叶、紫杉中的有价值成分。以下举例简单介绍一下该技术的应用。
（一）用于提取辣椒中的红色素
用超临界方法萃取的红色素没有一丝辣味，副产品主要是辣味素，只要加入90％的熟植物油即可制成辣椒油。一年能收回投资。1991年以来，在日本每年需要辣椒红色素30吨，每公斤价3万日元，年销售额9亿日元。我国化学方法生产的辣椒红色素每年60吨，但色价太低又有辣味，出口困难。我国色素应用也呈直线上升趋势，因此生产色素有极光明的前景。除辣椒色素外，设备还可使用于红花色素、虾青素等。
（二）用于提取茶叶中的茶多酚
安徽、云南、四川、湖北等省盛产茶叶，可以将质次的碎茶叶未或次茶生产茶多酚及咖啡因。茶多酚是极优良的抗氧化剂，广泛用于食品和化妆品等方面，已发现茶多酚有抗龋杀菌作用，在医学方面茶多酚可以有降胆固醇、降血压、降血脂、延缓衰老作用，因此是一种优良的天然食品添加剂。用化学方法提取的茶多酚比不上用CO2超临界萃取法生产的茶多酚纯净，因此在大量种植茶叶的地区上此项目，一定有较大的经济效益。此外咖啡因也是常用的药品，这将使过去认为无用的次品，转变成高附加值的产品。100吨茶叶末可以提取5吨茶多酚，产值近千万元。
（三）用于提取银杏黄酮、内酯
用超临界萃取设备杏从银可粗提物中精提银杏黄酮、内酯。银杏叶粗提物成本年需2000万元，超临界萃取设备工艺投资300万元，产值就可达到2900万元。一年内可收回投资并有600万元收益，第二年可获毛利900万元。
（四）用于提取桂花精和米糖油
如用超临界萃取技术提取桂花精油，每千克油在国际市场上售价可达3000美元。一瓶25mL装的香水只需桂花精油5~6滴，可卖几十法朗，经济效益十分可观。 由超临界流体浸制的米糠油是一种相当纯的天然高品质油。米糠油中所含的甾醇（高达0.75％）可化学合成甾醇激素，其产品包括：雄性荷尔蒙、雌性荷尔蒙、避孕药、利尿剂、抗癌剂。这些产品在医药工业中占有重要的地位和极高的经济价值。甾族药物的生产，在世界范围内是一个40亿美元的产业，而米糠油是合成甾醇药的最佳原料。 国外在生产香精和啤酒花方面已采用了CO2超临界萃取技术。我国有丰富的自然资源，超临界萃取技术有极大的推广价值。有些交通不发达的山区，特产资源十分丰富，尤其盛产中草药材。处理这些药材，要用相当大的装置，且运输不便，如能在这些山区建立CO2超临界萃取设备，可用以提取中药中最为有用的精华部分，这不仅减少了大量的运输成本，而且极大地增加了中药的附加值，可开发生产出更多的医药新产品。
（五）超临界CO_2流体提取虾青素的工艺研究
【摘要】：用超临界CO2流体萃取技术从虾壳中提取虾青素,通过试验得到最佳萃取工艺参数为萃取压力40MPa,萃取温度60℃,提取率可达到805%,皂化反应KOH的浓度为100mg/mL,反应时间是3h,通过液相色谱分离技术可以得到高纯度的虾青素。 【作者单位】： 北京大学环境工程系 水沙科学教育部重点实验室 北京大学环境工程系 水沙科学教育部重点实验室 北京大学环境工程系 水沙科学教育部重点实验室 【关键词】： 超临界CO_流体萃取 虾青素 纯化 【分类号】：TS202.3 【DOI】：CNKI:SUN:SPFX.0.2004-12-020 【正文快照】：虾青素(astaxanthin)是一种天然的油溶性色素,在食品添加剂、水产养殖、化妆品、保健品和医药工业方面有广阔的应用前景[1～6]。虾青素的提取方法很多,如乙醇提取、丙酮提取、二氯甲烷提取等,但这些方法存在有机溶剂残留,对人体健康造成伤害。超临界CO2流体提取法操作简便,无环境污染。（见扩展阅读）
（六）采用CO2超临界萃取技术可利用的资源
目前，国内外采用CO2超临界萃取技术可利用的资源有：紫杉、黄芪、人参叶、虾青素、大麻、香獐、青蒿草、银杏叶、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等。北京、山东、湖南、广西、浙江、江苏、湖北（荆州市天然虾青素有限公司）等地的一些科研所、院校和医药、食品企业都在积极进行超临界萃取技术的研究应用，并取得了一批可喜的成果。中科院广州化学研究所与南方面粉集团联合设计、制造、安装的200L大型超临界和工业试验装置，作为“八五”国家科技投资项目，已于1996年1月24日通过国家科委组织验收，正式投入运行。
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