二氧化碳

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更新時間: 2013-07-13

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二氧化碳是一種在常溫下無色無味無臭的氣體。化學式為CO2,式量44.01,碳氧化物之一,俗名碳酸氣,也稱碳酸酐或碳酐。常溫下是一種無色無味氣體,密度比空氣略大,微溶於水,並生成碳酸。固態二氧化碳俗稱乾冰,升華時可吸收大量熱,因而用作製冷劑,如人工降雨,也常在舞美中用於製造煙霧。

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1 二氧化碳 -分子結構

二氧化碳二氧化碳分子模型

二氧化碳,由一個碳原子和兩個氧原子結合而成。

C原子以sp雜化軌道形成σ鍵。分子形狀為直線形。非極性分子。
  
在CO2分子中,碳原子採用sp雜化軌道與氧原子成鍵。 C原子的兩個sp雜化軌道分別與一個O原子生成兩個σ鍵。C原子上兩個未參加雜化的p軌道與sp雜化軌道成直角,並且從側面同氧原子的p軌道分別肩並肩地發生重疊,生成兩個∏三中心四電子的離域鍵。因此,縮短了碳—氧原子間地距離,使CO2中碳氧鍵具有一定程度的叄鍵特徵。決定分子形狀的是sp雜化軌道,CO2為直線型分子。

2 二氧化碳 -研究歷史

二氧化碳二氧化碳

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。 
液化二氧化碳首次(在高溫壓力)在1823年製成。最早描述固體二氧化碳是由查爾斯在1834年開設了壓力容器的液體二氧化碳,才發現,冷卻所產生的快速蒸發的液體產生了「雪」,即固體二氧化碳。

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3 二氧化碳 -物理性質

二氧化碳工業用氧
二氧化碳,化學式為CO₂,碳氧化物之一,是一種無機物,常溫下是一種無色無味氣體,密度比空氣略大,能溶於水,並生成碳酸。二氧化碳無毒,但不能供給動物呼吸,是一種窒息性氣體。在空氣中通常含量為0.03%(體積),若含量達到10%時,就會使人呼吸逐漸停止,最後窒息死亡。

表面張力:約3.0dyn/cm
二氧化碳分子結構很穩定,化學性質不活潑,不會與織物發生化學反應。
沒有閃點,不燃;無色無味,無毒性。
液體二氧化碳通過減壓變成氣體很容易和織物分離,完全省去了用傳統溶劑帶來的複雜后處理過程。

液體CO₂和超臨界CO₂均可作為溶劑,儘管超臨界CO₂具有比液體CO₂更高的溶解性(具有與液體相近的密度和高溶解性,併兼備氣體的低粘度和高滲透力)。但它對設備的要求比液體CO₂高。綜合考慮機器成本與作CO₂為溶劑,溫度控制在15℃左右,壓力在5MPa左右。

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4 二氧化碳 -化學性質

二氧化碳本身不燃燒,不支持燃燒,不供呼吸;

CO2能溶於水並與水反應生成碳酸,使紫色石蕊試液變成紅色:CO2十H2O = H2CO3

CO2為酸性氧化物,易與鹼性氧化物反應生成相應的碳酸鹽:CO2+Na2O = Na2CO3

CO2與鹼反應生成相應的碳酸鹽和水:CO2+Ba(OH)2 = BaCO3↓+H2O 。

CO2可使澄清的石灰水變渾濁,此反應常用於檢驗CO2的存在: CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O 。

CO2與鹼作用還可能生成酸式碳酸鹽:2CO2+Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2;CO2+NH3+H2O = NH4HCO3

CO2中碳為+4價,可被某些強還原劑還原,如與赤熱的碳作用還原成CO,CO2與活潑金屬作用被還原成碳: CO2+C=2CO;CO2+2Mg=2MgO+C 。

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CO2能參與綠色植物的光合作用,把CO2和H2O合成碳水化合物。二氧化碳可與金屬鎂發生反應,生成氧化鎂和碳,由此可證明二氧化碳也可以幫助金屬鎂燃燒,這屬於特例。

5 二氧化碳 -主要用途

6 二氧化碳 -主要來源

所有含碳元素的物質燃燒都會產生二氧化碳;動植呼吸也會產生二氧化碳;各類食質的緩慢氧化能產生二氧化碳;自然界中二氧化碳礦物的開採可獲得二氧化碳。

7 二氧化碳 -製備方法

8 二氧化碳 -藥學作用

藥理
低濃度時為生理性吸吸興奮葯。當空氣中本品含量超過正常(0.03%)時,能使呼吸加深加快;如含量為1%時,能使正常人呼吸量增加25%;含量為3%時,使呼吸量增加2倍。但當含量為25%時,則可使呼吸中樞麻痹,並引起酸中毒, 故吸入濃度不宜超過10%。

適應症
臨床多以本品5~7%與93~95%的氧混合吸入, 用於急救溺斃、嗎啡或一氧化碳中毒者、新生兒窒息等。乙醚麻醉時,如加用含有3~5% 本品的氧氣吸入,可使麻醉效率增加,並減少呼吸道的刺激。
用法用量
遵醫囑.25%高濃度吸入可使呼吸中樞麻痹,引起酸中毒。吸入濃度不超過10%。
不良反應
25%高濃度吸入可使呼吸中樞麻痹,引起酸中毒.吸入濃度不超過10%。

9 二氧化碳 -安全性

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