二氧化碳性質表

二氧化碳及乾冰的一些性質如下敘述。

基本訊息

中文名：二氧化碳、乾冰（固態）
化學式：CO₂
CAS號：124-38-9（CO₂）、1111-72-4（¹³CO₂）、51-90-1（¹⁴CO₂）、18983-82-9（C(¹⁸O)O）、2537-69-1（C(¹⁸O)₂）
英文名：Carbon dioxide
外觀：無色氣體（標況）；氣態、液態、水溶液和超臨界態均為無色；固態時為無色或白色固體

結構與性質

結構與性質
折射率, n_D	1.000449 at 589.3 nm and 0 °C ^[1]
介電常數, ε_r	1.60 ε₀（0 °C, 50 atm）
C=O鍵平均鍵能	804.4 kJ/mol at 298 K（25 °C）^[2]
鍵長	C=O 116 pm (1.16 Å) ^{[來源請求]}
鍵角	O-C-O: 180°
磁化率	?
表面張力	4.34 dyn/cm（20 °C，平衡壓力）
平衡壓力下的液體黏度^[3]	0.0925 mPa·s at 5 °C 0.0852 mPa·s at 10 °C 0.0712 mPa·s at 20 °C 0.0625 mPa·s at 25 °C 0.0321 mPa·s at 31.1 °C

熱力學性質

相性質
三相點	216.58 K（−56.57 °C）, 518.5 kPa
臨界點	304.18 K（31.03 °C）, 7.38 MPa
標準熔化焓變, Δ_fusH^o	8.647 kJ/mol（三相點）^[4]
標準熔化熵變, Δ_fusS^o	? J/(mol·K)
標準汽化焓變,^[5] Δ_vapH^o	15.326 kJ/mol at 215.7 K（−57.5 °C）
標準汽化熵變, Δ_vapS^o	70.8 J/(mol·K)
固體性質
標準摩爾生成焓, Δ_fH^o_solid	-427.4 kJ/mol
標準摩爾熵,^[6] S^o_solid	51.07 J/(mol·K)
熱容量,^[6] c_p	2.534 J/(mol·K) at 15.52 K（−257.63 °C） 47.11 J/(mol·K) at 146.48 K（−126.67 °C） 54.55 J/(mol·K) at 189.78 K（−83.37 °C）
液體性質
標準摩爾生成焓, Δ_fH^o_液	? kJ/mol
標準摩爾熵, S^o_液	? J/(mol K)
熱容量, c_p	? J/(mol·K)
導熱係數^[7]	31.0×10^-5 cal/cm·s·°C（-20°C） 25.4×10^-5 cal/cm·s·°C（0°C） 19.7×10^-5 cal/cm·s·°C（20°C）
蒸汽壓^[7]	19.449 atm（-20°C) 34.397 atm（0°C) 56.525 atm（20°C）71.166（30°C）
溶液性質
亨利常數^[8]	條件：298 K [bmim][PF₆] 53.4±0.3, [bmim][BF₄] 59.0±2.6, [bmim][Tf₂N] 33.0±0.3, [hmim][Tf₂N] 31.6±0.2, 條件：333 K [hmim][eFAP] 42.0±0.1, [Et₃NBH₂mim][Tf₂N] 113.1±16.9
氣體性質
標準摩爾生成焓, Δ_fH^o_gas	−393.52 kJ/mol
標準摩爾熵, S^o_gas	213.79 J/(mol·K)
熱容量,^[9] c_p	33.89 J/(mol K) at –75 °C 36.33 J/(mol K) at 0 °C 36.61 J/(mol K) at 15 °C 38.01 J/(mol K) at 100 °C 43.81 J/(mol K) at 400 °C 50.87 J/(mol K) at 1000 °C 56.91 J/(mol K) at 2000 °C 53.01 J/(mol K) at 38 °C, 2457 kPa 60.01 J/(mol K) at 38 °C, 5482 kPa 183.1 J/(mol K) at 38 °C, 8653 kPa
絕熱指數^[9] γ = c_p/c_v	1.37 at –75 °C 1.310 at 0 °C 1.304 at 15 °C 1.281 at 100 °C 1.235 at 400 °C 1.195 at 1000 °C 1.171 at 2000 °C
范德華常數^[10]	a = 363.96 L² kPa/mol² b = 0.04267 liter per mole
與一氧化碳的化學平衡^[11] CO + ½O 2 → CO 2 K = $\scriptstyle {\frac {[\mathrm {CO_{2}} ]}{[\mathrm {CO} ][\mathrm {O_{2}} ]^{\frac {1}{2}}}}$ pK = log₁₀ K	pK = 45.0438 at T = 298.16 K pK = 25.0054 at T = 500 K pK = 16.5383 at T = 700 K pK = 11.8409 at T = 900 K pK = 8.8583 at T = 1100 K pK = 6.7989 at T = 1300 K pK = 5.2943 at T = 1500 K

溶解度

二氧化碳在水中的溶解度如下：

CO₂在101.3 kPa (1 atm)分壓下水中的溶解度^[12]

溫度	^‡溶解的CO₂體積（每體積H₂O）	溶解的CO₂質量（克）（每100毫升H₂O）
0 °C	1.713	0.3346
1 °C	1.646	0.3213
2 °C	1.584	0.3091
3 °C	1.527	0.2978
4 °C	1.473	0.2871
5 °C	1.424	0.2774
6 °C	1.377	0.2681
7 °C	1.331	0.2589
8 °C	1.282	0.2492
9 °C	1.237	0.2403
10 °C	1.194	0.2318
11 °C	1.154	0.2239
12 °C	1.117	0.2165
13 °C	1.083	0.2098
14 °C	1.050	0.2032
15 °C	1.019	0.1970
16 °C	0.985	0.1903
17 °C	0.956	0.1845

溫度	^‡溶解的CO₂體積（每體積H₂O）	溶解的CO₂質量（克）（每100毫升H₂O）
18 °C	0.928	0.1789
19 °C	0.902	0.1737
20 °C	0.878	0.1688
21 °C	0.854	0.1640
22 °C	0.829	0.1590
23 °C	0.804	0.1540
24 °C	0.781	0.1493
25 °C	0.759	0.1449
26 °C	0.738	0.1406
27 °C	0.718	0.1366
28 °C	0.699	0.1327
29 °C	0.682	0.1292
30 °C	0.655	0.1257
35 °C	0.592	0.1105
40 °C	0.530	0.0973
45 °C	0.479	0.0860
50 °C	0.436	0.0761
60 °C	0.359	0.0576

^‡Second column of table indicates solubility at each given temperature in volume of CO₂ as it would be measured at 101.3 kPa and 0 °C per volume of water.
The solubility is given for "pure water", i.e., water which contain only CO₂. This water is going to be acidic. For example, at 25 °C the pH of 3.9 is expected (see carbonic acid). At less acidic pH values, the solubility will increase because of the pH-dependent speciation of CO₂.

固態和氣態時的蒸汽壓

P（mm Hg）	1	10	40	100	400	760	1520	3800	7600	15200	30400	45600
P（atm） (2sf，換算自mm Hg)	0.0013	0.013	0.053	0.13	0.53	1.0	2.0	5.0	10	20	40	60
P（kPa）(換算自mm Hg / atm)	0.13	1.3	5.3	13	53	101.325	202.65	506.625	1013.25	2026.5	4053	6079.5
T（°C）	–134.3_(s)	–119.5_(s)	–108.6_(s)	–100.2_(s)	–85.7_(s)	–78.2_(s)	–69.1_(s)	–56.7	–39.5	–18.9	5.9	22.4

表格數據來自《CRC Handbook of Chemistry and Physics》第44版。註釋中的「(s)」表示固體上方蒸氣的平衡溫度。其餘溫度均為液體上方蒸汽的平衡溫度。對於kPa數值，給出了精確值，其他地方的2個有效數字計算自mmHg數值。

**CO₂蒸汽壓的log值**， $\scriptstyle \log _{e}P_{mmHg}=$ $\scriptstyle \log _{e}({\frac {760}{101.325}})-24.03761\log _{e}(T+273.15)-{\frac {7062.404}{T+273.15}}+166.3861+3.368548\times 10^{-5}(T+273.15)^{2}$ ，所用公式來自CHERIC^[5]

相圖

液相/氣相平衡熱力學數據

下表列出了液相CO₂在不同溫度下與氣相平衡的熱力學數據。焓、汽化熱和熵是相對於0 °C、3483 kPa的數值。熱量值至J/mol需要乘以44.095 g/mol。將密度換算為mol/L需要乘以22.678 cm³-mol/L-g。數據來自《CRC Handbook of Chemistry and Physics》（第44版），pp. 2560-2561。臨界溫度曲線（31.1 °C）與溫度–30 °C來自《Lange's Handbook of Chemistry》（第10版），pp. 1463。

溫度 °C	P_vap 蒸汽壓 kPa	H_liq 液體焓 J/g	H_vap 蒸氣焓 J/g	Δ_vapH^o 汽化熱 J/g	ρ_vap 蒸氣密度 g/cm³	ρ_liq 液體密度 g/cm³	S_liq 液體熵 J/mol-°C	S_vap 蒸氣熵 J/mol-°C
二氧化碳液-氣平衡熱力學數據
–56.6	518.3					1.179
–56.0	531.8					1.177
–54.0	579.1					1.169
–52.0	629.6					1.162
–50.0	683.4					1.155
–48.0	740.6					1.147
–46.0	801.3					1.139
–44.0	865.6					1.131
–42.0	933.8					1.124
–40.0	1005.7					1.116
–38.0	1081.9					1.108
–36.0	1161.8					1.100
–34.0	1246.2					1.092
–32.0	1335.1					1.084
-30.0	1428.6					1.075
–28.89	1521	–55.69	237.1	292.9	0.03846	1.0306	–9.48	43.41
–27.78	1575	–53.76	237.3	291.0	0.03987	1.0276	–9.13	43.21
–26.67	1630	–51.84	237.6	289.4	0.04133	1.0242	–8.78	43.01
–25.56	1686	–49.87	237.6	287.5	0.04283	1.0209	–8.45	42.78
–24.44	1744	–47.91	237.8	285.7	0.04440	1.0170	–8.10	42.56
–23.33	1804	–45.94	237.8	283.6	0.04600	1.0132	–7.75	42.36
–22.22	1866	–43.93	237.8	281.7	0.04767	1.0093	–7.40	42.14
–21.11	1928	–41.92	237.8	279.6	0.04938	1.0053	–7.05	41.94
–20.00	1993	–39.91	237.8	277.8	0.05116	1.0011	–6.68	41.71
–18.89	2059	–37.86	237.8	275.7	0.05300	0.9968	–6.31	41.49
–17.78	2114	–35.82	237.6	273.6	0.05489	0.9923	–5.98	41.27
–16.67	2197	–33.73	237.6	271.2	0.05686	0.9875	–5.61	41.05
–15.56	2269	–31.64	237.3	269.2	0.05888	0.9829	–5.26	40.83
–14.44	2343	–29.54	237.3	266.9	0.06098	0.9782	–4.91	40.61
–13.33	2418	–27.41	237.1	264.5	0.06314	0.9734	–4.54	40.39
–12.22	2495	–25.27	236.9	262.2	0.06539	0.9665	–4.17	40.15
–11.11	2574	–23.09	236.7	259.7	0.06771	0.9639	–3.80	39.92
–10.00	2654	–20.90	236.4	257.3	0.07011	0.9592	–3.43	39.68
–8.89	2738	–18.69	235.9	254.8	0.07259	0.9543	–3.06	39.46
–7.78	2823	–16.45	235.7	252.2	0.07516	0.9494	–2.69	39.22
–6.67	2910	–14.18	235.2	249.4	0.07783	0.9443	–2.32	38.98
–5.56	2999	–11.90	234.8	246.6	0.08059	0.9393	–1.94	38.74
–4.44	3090	–9.977	234.3	243.8	0.08347	0.9340	–1.57	38.50
–3.89	3136	–8.410	234.1	242.4	0.08494	0.9313	–1.37	38.37
–2.78	3230	–6.046	233.6	239.7	0.08797	0.9260	–0.98	38.12
–1.67	3327	–3.648	232.9	236.6	0.09111	0.9206	–0.59	37.88
–0.56	3425	–1.222	232.4	233.6	0.09438	0.9150	–0.20	37.62
0.56	3526	1.234	231.7	230.5	0.09776	0.9094	0.20	37.36
1.67	3629	3.728	231.0	227.3	0.1013	0.9036	0.61	37.08
2.78	3735	6.268	230.4	224.0	0.1050	0.8975	1.01	36.83
3.89	3843	8.445	229.4	220.5	0.1088	0.8914	1.42	36.55
5.00	3953	11.46	228.5	217.0	0.1128	0.8850	1.83	36.25
6.11	4067	14.13	227.6	213.4	0.1169	0.8784	2.25	35.98
7.22	4182	16.85	226.5	209.7	0.1213	0.8716	2.69	35.68
8.33	4300	19.63	225.4	205.8	0.1258	0.8645	3.12	35.39
9.44	4420	22.46	224.3	201.8	0.1306	0.8571	3.56	35.07
10.56	4544	25.36	223.1	197.7	0.1355	0.8496	4.02	34.76
11.67	4670	28.33	221.8	193.4	0.1408	0.8418	4.48	34.45
12.78	4798	31.35	220.3	188.9	0.1463	0.8338	4.94	34.11
13.89	4929	34.49	218.8	184.3	0.1521	0.8254	5.42	33.76
15.00	5063	37.30	217.2	179.5	0.1583	0.8168	5.92	33.41
16.11	5200	41.03	215.1	174.4	0.1648	0.8076	6.42	33.02
17.22	5340	44.48	213.6	169.1	0.1717	0.7977	6.96	32.66
18.33	5482	48.03	211.5	163.5	0.1791	0.7871	7.49	32.25
19.44	5628	51.71	209.4	157.6	0.1869	0.7759	8.04	31.83
20.56	5776	55.61	207.0	151.4	0.1956	0.7639	8.63	31.38
21.67	5928	59.66	204.3	144.7	0.2054	0.7508	9.24	30.90
22.78	6083	63.97	201.5	137.5	0.2151	0.7367	9.89	30.39
23.89	6240	68.58	198.4	129.8	0.2263	0.7216	10.57	29.85
25.00	6401	73.51	194.8	121.3	0.2387	0.7058	11.31	29.24
26.11	6565	78.91	190.7	111.8	0.2532	0.6894	12.10	28.60
27.22	6733	84.94	186.0	101.1	0.2707	0.6720	12.99	27.84
28.33	6902	91.88	180.4	88.49	0.2923	0.6507	14.00	26.95
29.44	7081	100.4	173.1	72.72	0.3204	0.6209	15.24	25.85
30.00	7164	105.6	168.4	62.76	0.3378	0.5992	16.01	25.15
30.56	7253	112.3	162.3	50.04	0.3581	0.5661	16.99	24.24
31.1	7391			0.00	0.4641	0.4641
溫度 °C	P_vap 蒸汽壓 kPa	H_liq 液體焓 J/g	H_vap 蒸氣焓 J/g	Δ_vapH^o 汽化熱 J/g	ρ_vap 蒸氣密度 g/cm³	ρ_liq 液體密度 g/cm³	S_liq 液體熵 J/mol-°C	S_vap 蒸氣熵 J/mol-°C

譜圖數據

UV-Vis
λ_max	? nm
消光係數, ε	?
IR^[a]
主要吸收峰^{[來源請求]}	2350 and 667 cm⁻¹ (4.25 and 14.99 um)
NMR
¹H NMR	不適用
¹³C NMR	125.0^[13]
MS
主要碎片質量

化學反應方程式

反應物	反應方程式	反應條件
酸性
水	CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃	常溫、常壓
氧化物	CO₂ + CaO = CaCO₃ CO₂ + BaO = BaCO₃
氫氧化物	CO₂ + 2 NaOH = Na₂CO₃ + H₂O CO₂ + 2 KOH = K₂CO₃ + H₂O	固體或溶液
碳酸鹽	CO₂ + H₂O + Na₂CO₃ → 2 NaHCO₃ CO₂ + H₂O + K₂CO₃ → 2 KHCO₃ CO₂ + H₂O + Cs₂CO₃ → 2 CsHCO₃ CO₂ + H₂O + CaCO₃ ⇌ Ca(HCO₃)₂	溶液
銅、氧氣	2 Cu + O₂ + CO₂ + H₂O → Cu₂(OH)₂CO₃_{（水合物）}	潮濕空氣
氨	CO₂ + 2 NH₃ → NH₂COONH₄	乾燥反應
氨	CO₂ + 2 NH₃ + H₂O → (NH₄)₂CO₃^[14]	溶液
弱氧化性
碳	CO₂ + C ⇌ 2 CO	高溫
鎂	CO₂ + 2 Mg → 2 MgO + C	點燃
作為弱親電試劑
金屬有機化合物	RMgX + CO₂ → RCOOH
苯酚鈉	PhONa + CO₂ → Ph(OH)COONa

化學品安全技術說明書

二氧化碳的安全技術說明書（MSDS）可以參見此頁面（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）。

註釋

^ 由於氮氣和氧氣分子是對稱的，而二氧化碳和水蒸氣不是，因此紅外分光光度計中的空氣可能會有二氧化碳和水的吸收。這很容易通過從實驗測得的光譜減去空白去除，而且儀器也可以用乾燥的氮氣吹掃。

參考文獻

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[13] 由於氮氣和氧氣分子是對稱的，而二氧化碳和水蒸氣不是，因此紅外分光光度計中的空氣可能會有二氧化碳和水的吸收。這很容易通過從實驗測得的光譜減去空白去除，而且儀器也可以用乾燥的氮氣吹掃。

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