二氧化碳的由來

二氧化碳是空氣中常見的化合物，其分子式為CO2，由兩個氧原子與一個碳原子通過共價鍵連接而成。

二氧化碳平均約佔大氣體積的387ppm。大氣中的二氧化碳含量隨季節變化，這主要是由於植物生長的季節性變化而導致的。當春夏季來臨時，植物由於光合作用消耗二氧化碳，其含量隨之減少；反之，當秋冬季來臨時，植物不但不進行光合作用，反而製造二氧化碳，其含量隨之上升。

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，溶解比例大約為1：1。

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，在其葉綠體內進行光合作用，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，它允許可見光自由通過，但會吸收紅外線與紫外線，這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。

CO2的有關超臨界物性參數：

臨界溫度：Tc = 304.2K
臨界壓力：Pc = 7.28MP
臨界體積：Vc = 94cm3/mol
臨界密度：ρc = 0.468g/cm3
壓縮因子：Z = 0.274

歷史

在17世紀，法蘭德斯化學家海爾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，蘇格蘭物理學家約瑟夫·布萊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

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（一般使用大理石或石灰石，因為純碳酸鈣與鹽酸反應太過劇烈，不便於收集）與稀鹽酸（避免鹽酸中的HCl揮發出來影響CO2的純度）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，使石灰水變渾濁。如先加熱水並收集產生的氣體，然後用澄清的石灰水檢驗。這樣效果更好。其他氣體（如二氧化硫）也會使澄清石灰水變渾濁，從而干擾檢測。

Ca(OH)2+CO2 → CaCO3↓ + H2O
但二氧化硫氣體有刺激性氣味，而二氧化碳氣體則不具有氣味，籍此可通過物理方法鑒別二氧化硫與二氧化碳氣體。 二氧化碳水溶液呈弱酸性，能夠讓紅色的酚酞試液變成無色。

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，因此許多滅火器都通過產生二氧化碳，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的主要碳源。

(1)冷凍治療腹腔鏡手術。

(2) 養殖水草。

(3) 飲料、乾冰、低溫加工。

(4) 滅火劑、冷媒、電焊、漏氣試驗用。

(5) 鑄物造型、原子爐冷却用。

(6)醫藥品、尿素之製造原料。

(7)非活性氣體之置換用氣體。

(8)泡沫橡膠、塑膠之發泡用。

(9)藥劑空氣漿的噴霧助劑。

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。CO2的正常含量是0.3%，當CO2的濃度達1%會使人感到氣悶、頭昏、心悸，達到4%~5%時人會感到氣喘、頭痛、眩暈，而達到10%的時候，會使人體機能嚴重混亂，使人喪失知覺、神志不清、呼吸停止而死亡。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。