二酸化炭素のソースを表示

{{Chembox
|   ImageFile1 = Carbon-dioxide-2D-dimensions.svg
|   ImageFile2 = Carbon-dioxide-3D-vdW.png
|   ImageFile3 = Dry Ice Pellets Subliming.jpg
|   ImageSize3 = 250px
|   ImageName3 = Sample of solid carbon dioxide or "dry ice", pellets
|   IUPACName = 二酸化炭素<br />Carbon dioxide
|   SystematicName = 
|   OtherNames = 炭酸ガス<br />ドライアイス（固体）
| Section1 = {{Chembox Identifiers
|   Abbreviations = 
|   CASNo = 124-38-9
|   EINECS = 204-696-9
|   EINECSCASNO = 
|   PubChem = 
|   SMILES = C(=O)=O
|   InChI = 1/CO2/c2-1-3
|   RTECS = FF6400000
|   MeSHName = 
|   ChEBI =
|   KEGG = 
|   ATCCode_prefix = 
|   ATCCode_suffix = 
|   ATC_Supplemental =
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
|   Formula = CO<sub>2</sub>
|   MolarMass = 44.01 g/mol
|   Appearance = 無色気体
|   Density = 1.562 g/cm<sup>3</sup> (固体, 1 atm, −78.5 {{℃}})<br />0.770 g/cm<sup>3</sup> (液体, 56 atm, 20 {{℃}})<br />0.001977 g/cm<sup>3</sup> (気体, 1 atm, 0 {{℃}})
|   MeltingPt = −56.6 {{℃}}, 216.6 K
|   Melting_notes = 5.2 atm<ref name=Merck>Merck Index 12th ed., 1857.</ref>
|   BoilingPt = −78.5 {{℃}}, 194.7 K
|   Boiling_notes = 760 mmHg<ref name=Merck>Merck Index 12th ed., 1857.</ref>, [[昇華 (化学)|昇華]]
|   Solubility = 0.145 g/100cm<sup>3</sup> (25 {{℃}}, 100 kPa)
|   SolubleOther = 
|   Solvent = 
|   LogP = 
|   VaporPressure = 
|   HenryConstant = 
|   AtmosphericOHRateConstant = 
|   pKa = 6.35
|   pKb = 
  }}
| Section3 = {{Chembox Structure
|   CrystalStruct = [[立方晶系]]（ドライアイス）
|   Coordination = 
|   MolShape = 直線型
|   Dipole = 0 D
  }}
| Section4 = {{Chembox Thermochemistry
|   DeltaHf = −393.509 kJ mol<sup>−1</sup>
|   DeltaHc = 
|   Entropy = 213.74 J mol<sup>−1</sup>K<sup>−1</sup>
|   HeatCapacity = 37.11 J mol<sup>−1</sup>K<sup>−1</sup>
  }}
| Section5 = {{Chembox Pharmacology
|   AdminRoutes = 
|   Bioavail = 
|   Metabolism = 
|   HalfLife = 
|   ProteinBound = 
|   Excretion = 
|   Legal_status = 
|   Legal_US = 
|   Legal_UK = 
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|   PregCat_US = 
  }}
| Section6 = {{Chembox Explosive
|   ShockSens = 
|   FrictionSens = 
|   ExplosiveV = 
|   REFactor = 
  }}
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   ExternalMSDS = 
|   EUClass = 
|   EUIndex = 
|   MainHazards = 
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|   SPhrases = {{S-phrases| }}
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|   FlashPt = 不燃性
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  }}
| Section8 = {{Chembox Related
|   OtherAnions = [[二硫化炭素]]
|   OtherCations = [[二酸化ケイ素]]<br />[[二酸化ゲルマニウム]]<br />[[二酸化スズ]]<br />[[二酸化鉛]]
|   OtherFunctn = [[一酸化炭素]]<br />[[炭酸]]
|   Function = 化合物
|   OtherCpds = 
  }}
}}
'''二酸化炭素'''（にさんかたんそ、{{lang-en-short|carbon dioxide}}）は、[[分子式|化学式]]が '''CO<sub>2</sub>''' と表される[[無機化合物]]である。最近では、化学式から「シーオーツー」と呼ばれる事も多い。

地球上で最も代表的な[[炭素]]の[[酸化物]]であり、炭素単体や有機化合物の燃焼によって容易に生じる。気体は'''炭酸ガス'''、固体は'''[[ドライアイス]]'''、液体は、液体二酸化炭素、水溶液は'''[[炭酸]]'''、'''[[炭酸水]]'''と呼ばれる。

多方面の産業で幅広く使われる（後述）。日本では[[高圧ガス保安法]]容器保安規則第十条により、二酸化炭素（液化炭酸ガス）の容器（ボンベ）の色は緑色と定められている。<!--ここから二酸化炭素のボンベが'''ミドボン'''と呼ばれることもある。{{要出典|date=2011年4月|}}無出典でおもてに出さないこと。-->

== 性質 ==
[[ファイル:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram international.svg|left|250px|thumb|二酸化炭素の[[相図|状態図]] 1:[[固体]]、2:[[液体]]、3:[[気体]]、4:[[超臨界状態]]、A:三重点、B:臨界点]]
常温常圧では無色無臭の[[気体]]。常圧では[[液体]]にならず、-79 {{℃}} で[[昇華 (化学)|昇華]]して[[固体]]（ドライアイス）となる。水に比較的よく溶け、水溶液（炭酸）は弱酸性を示す。このため[[アルカリ金属]]および[[アルカリ土類金属]]の水酸化物の水溶液および固体は二酸化炭素を吸収して、[[炭酸塩]]または[[炭酸水素塩]]を生ずる。高圧で二酸化炭素の飽和水溶液を冷却すると八水和物 CO<sub>2</sub>·8H<sub>2</sub>O を生ずる。

アルカリ金属など反応性の強い物質を除いて[[助燃性]]はない。[[炭素]]を含む物質（[[石油]]、[[石炭]]、[[木材]]など）の[[燃焼]]、動植物の[[呼吸]]や[[微生物]]による有機物の分解、[[火山]]活動などによって発生する。反対に[[植物]]の[[光合成]]によって二酸化炭素は様々な[[有機化合物]]へと[[炭素固定|固定]]される。

また、[[三重点]] (-56.6 {{℃}}、0.52 MPa) 以上の温度と圧力条件下では、二酸化炭素は液体化する。さらに温度と圧力が[[臨界点]] (31.1 {{℃}}、7.4 MPa) を超えると[[超臨界状態]]となり、気体と液体の特徴を兼ね備えるようになる。これらの状態の二酸化炭素は'''圧縮二酸化炭素'''または'''高密度二酸化炭素'''と呼ばれている。

=== 毒性 ===
<!--（暫定的メモ）節ごと大きく消すならば、せめて理由説明を要約やノート等でお願いします。-->
二酸化炭素は環境中にごくありふれた物質で、その有毒性が問題となることはまずない。しかし、空気中の二酸化炭素濃度が高くなると、人間は危険な状態に置かれる。濃度が 3～4 % を超えると[[頭痛]]・[[めまい]]・吐き気などを催し、7 % を超えると[[炭酸ガスナルコーシス]]のため数分で意識を失う。この状態が継続すると[[麻酔]]作用による[[呼吸中枢]]の抑制のため[[呼吸]]が停止し[[死]]に至る（二酸化炭素中毒）<ref>http://www.fri.go.jp/suppression/co2.html</ref>。

ストレスや疲労で、呼吸（換気）をし過ぎたり、呼吸（換気）が速くなり過ぎたりして、人体の血中の二酸化炭素濃度が異常に低くなることがあり、これを過呼吸、あるいは[[過換気症候群]]（過呼吸症候群）と呼ぶ。過換気症候群の病態自体が命に関わる事は無いが、背景に身体疾患が隠れていることがあるので注意を要する。

=== 反応性 ===
二酸化炭素は非常に安定な化合物であるが、塩基性あるいは求核性を持つ物質と反応しやすく、[[グリニャール試薬]]や[[アルキルリチウム]]などの試薬に対しては、高い反応性を示し[[カルボン酸]]を与える。

: R-MgBr  +  CO<sub>2</sub>  →  R-COOH　（加水分解後）

また、金属[[マグネシウム]]は二酸化炭素中でも燃焼し、二酸化炭素は[[還元]]されて[[炭素]]の粉末になる。炭素、亜鉛および鉄でさえ、高温では反応し[[一酸化炭素]]を生成する。

: CO<sub>2</sub>  +  2Mg  →  C  +  2MgO

高温では可逆的に分解して、一酸化炭素および[[酸素]]となる。

: 2CO<sub>2</sub> <math>  \rightleftarrows\ </math>  2CO  +  O<sub>2</sub>

[[水素]]とも高温で以下のような平衡を生ずるが、触媒の存在など条件次第では、[[メタン]]および[[メタノール]]を生成することもある。

: CO<sub>2</sub>  +  H<sub>2</sub> <math>  \rightleftarrows\ </math>  CO  +  H<sub>2</sub>O

なお、[[学校教育]]の理科実験などで二酸化炭素を石灰水に通すと白濁する性質は広く知られている。これは[[炭酸カルシウム]]を生成するために白濁するものである。

: Ca(OH)<sub>2</sub>  +  CO<sub>2</sub>  →  CaCO<sub>3</sub>  +  H<sub>2</sub>O

さらに、白濁した石灰水に二酸化炭素を通し続けると反応が進み液体は透明に変化する。これは水溶性の[[炭酸水素カルシウム]]を生成するためである。
: CaCO<sub>3</sub>  +  CO<sub>2</sub> +  H<sub>2</sub>O  <math>  \rightleftarrows\ </math>  Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>

== 生産 ==
工業原料としての炭酸ガスは、[[石油化学]][[プラント]]などから排出されたものを回収し、洗浄・精製を繰り返すことで生産される<ref>[http://www.showa-tansan.co.jp/html/dryice/seizou.htm 昭和炭酸による解説]または[http://www.nihon-tansan.co.jp/about/index.html 日本炭酸による解説]</ref>。<!--統計項目と合致させるために炭酸ガスの語を使用する-->工業製品としての炭酸ガスの 2004 年度日本国内生産量は 759,189 t、工業消費量は 143,788 t である<ref>[http://www.meti.go.jp/statistics/data/h2d4k00j.html 日本国 経済産業省・化学工業統計月報]</ref>。実験室レベルでは石灰石に薄い[[塩酸]]を加えるか、[[炭酸水素ナトリウム]]を加熱することで発生させる。[[清涼飲料水]]で使用する炭酸ガスも石油由来のものを回収して使用している。

== 用途 ==
二酸化炭素は[[炭酸飲料]]や[[入浴剤]]、消火剤などの発泡用ガスとして、または冷却用[[ドライアイス]]として広く用いられている。最近では[[自転車]]の緊急補充用エアーとしても使われるようになった。また、[[超臨界状態]]の二酸化炭素は[[カフェイン]]の[[抽出]][[溶媒]]として、[[コーヒー]]の[[デカフェ]]などに利用されている。

工業で加工に使用する[[レーザー]]として[[炭酸ガスレーザー]]が一般的である。炭酸ガスレーザーは医療用[[レーザーメス]]としても使用されている。[[造船]]・[[橋]]など鋼構造物の溶接作業には[[炭酸ガスアーク溶接]]が一般的である。また[[フロン類|フロン]]系[[冷媒]]の代替として、CO<sub>2</sub> [[冷媒]][[コンプレッサ]]が主に[[自動販売機]]などで実用化されつつあるが、高圧にする必要があるためコスト面での課題が残る。またエネルギー効率も悪い。

[[農業]]においては、[[イチゴ]]の[[促成栽培]]、観賞用水槽の[[水草]]など、[[植物]]の成長を加速させる二酸化炭素施肥に使用されている。鮮農産物の[[CA貯蔵]]（controlled atomosphere storage）にも二酸化炭素が使用される。<!--二酸化炭素の役割は生鮮農産物から発生する[[エチレン]]の後熟作用を抑制するためで、エチレンの[[酵素]]反応に於ける[[酵素阻害剤]]の中の[[拮抗阻害(競争阻害,competitive inhibition)]]剤として作用すると推定される（村田敏、農産物貯蔵の基本原理、冷凍、vol.72,no.832,1997）。-->

動物を[[殺処分]]する方法にも使われるが二酸化炭素単独では長時間苦しみ続ける窒息死になり安楽死にならない{{要出典|date=2011年2月}}。

他に、ドライアイスは[[昇華 (化学)|昇華]]時に白煙を生じることから、舞台演出などでも用いられる。これを放送業界などでは俗に『炭ガス』と呼ぶ。ちなみにこの白煙は二酸化炭素そのものではない（二酸化炭素そのものは無色）。温度の低下に伴い空気中の水分が[[氷結]]して見えるものである。

生産工場に於ける冷却用[[ドライアイス]]の新しい利用方法として、[[ドライアイス洗浄]]にも使用されている。

== 温室効果 ==
[[ファイル:CO2-Mauna-Loa.png|300px|right|thumb|[[ハワイ島]]マウナロア火山で観測された二酸化炭素の大気中濃度（Y軸が 310 ppm から始まっていることに注意。また周期的に濃度が上下しているのは、冬と夏とで植物が吸収する二酸化炭素の量が異なるためである。植物が枯れる冬は、夏に比べ植物の二酸化炭素の吸収量は低下する）。]]
二酸化炭素は[[赤外線]]の 2.5 - 3 μm、4 - 5 μm の波長帯域に強い吸収帯を持つため、地上からの熱が宇宙へと拡散することを防ぐ、いわゆる[[温室効果ガス]]として働く。

二酸化炭素の[[温室効果]]は、同じ体積あたりでは[[メタン]]や[[フロン類|フロン]]にくらべ小さいものの、排出量が莫大であることから、[[地球温暖化]]の最大の原因とされる（[[地球温暖化の原因]]を参照）。

2006年現在の[[大気]]中にはおよそ381 ppm（0.038 %）ほどの濃度で二酸化炭素が含まれるが、[[氷床コア]]などの分析から[[産業革命]]以前は、およそ280 ppm（0.028 %）の濃度であったと推定されている。濃度増加の要因は、主に[[化石燃料]]の大量消費と考えられている（[[IPCC第4次評価報告書]]を参照）。

また、二酸化炭素そのものの海水中への溶存量が増えることによって海水が酸性化し、生態系に悪影響を与える[[海洋酸性化]]も懸念されている（[[地球温暖化の影響]]も参照）。

[[1997年]]には[[京都議定書]]によって二酸化炭素を含めた各国の温室効果ガス排出量の削減目標が示され、各国でその削減を努力することを締結した。

その手法は多岐に亘る。[[エネルギー]]や[[農業]]・[[畜産業]]など人為起源の二酸化炭素の排出量を抑制する努力、および[[森林]]の維持・育成や[[二酸化炭素貯留|二酸化炭素回収貯留]] (CCS) 技術の開発など、二酸化炭素を固定する努力が進められている。また[[排出量取引|排出権取引]]などを活用して、世界的に二酸化炭素の排出量を削減を促進する努力も行われている。（[[地球温暖化への対策]]を参照）

しかし、[[氷床コア]]から推定される過去数十万年間の気温変動と二酸化炭素濃度データでは、気温の変化の後に二酸化炭素濃度が上昇しており、この点についての十分な説明がないなど、様々な観点から批判する意見もある。

このような様々な見地からの検証を排斥する態度から、二酸化炭素の地球温暖化への影響は実際には小さく、政治・経済の取引に利用されているだけだという見解もある。
<!--
だがしかし、気温が上昇してから二酸化炭素が上昇するという意見が多々あり現在はこちらの方が主流となっている。気温が上昇してから二酸化炭素が上昇するというのは、海水は多量の二酸化炭素を貯蓄しており気温が上がりそれを放出することから証明できる。結局は最終的な気温を決めるのは太陽の活動のみである。

その一方で、温室効果に関しては仮説に過ぎず確証には至っていないとする説もある。--温室効果と地球温暖化の区別ができていないのでコメントアウト。ノートに書きます-->

2013年5月、[[ハワイ州]]の[[マウナロア観測所]]、[[サンディエゴ]]のスクリップス海洋研究所の観測で日間平均二酸化炭素量が人類史上初めて400ppmを突破したことが発表された<ref>{{cite web|url=http://www.afpbb.com/article/environment-science-it/environment/2943370/10723482 |title=大気中のCO2量が歴史的水準を突破、専門家らが行動を呼びかけ |publisher=[[フランス通信|AFP]] |date=2013-05-11 |accessdate=2013-05-11}}</ref>。

== 有機合成反応の開発 ==
[[東京工業大学]]の[[岩澤伸治]]教授らは、二酸化炭素を炭化水素と反応させる有機合成反応を開発した。[[触媒]]として[[ロジウム]]を用い、炭素と水素の結合を弱めて反応させる。大気圧で反応が進むが、特定の化合物やアルミニウムが必要になるなどの実用化に向けた課題もある。<ref>2011年1月25日の朝日新聞朝刊22面</ref>

== 関連項目 ==
* [[二酸化炭素貯留]]
* [[炭素循環]]
* [[二酸化炭素飢餓]]
* [[溶存無機炭素]]
* [[国の二酸化炭素排出量リスト]]
* [[炭酸飽和]]
* [[放射強制力]]
* [[湖水爆発]]

== 参考文献 ==
{{Commons|Carbon dioxide}}
<references />

== 外部リンク ==
* {{EoE|Carbon_dioxide|Carbon dioxide}}
* [http://www.nihs.go.jp/ICSC/icssj-c/icss0021c.html 国際化学物質安全性カード 二酸化炭素] - [[国立医薬品食品衛生研究所]]

{{炭素の無機化合物}}
{{炭素酸化物}}

{{DEFAULTSORT:にさんかたんそ}}
[[Category:二酸化炭素|*]]
[[Category:オキソカーボン]]
[[Category:酸化物]]
[[Category:温室効果ガス]]
{{Link GA|de}}