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二酸化炭素 にさんかたんそ carbon dioxide

翻訳|carbon dioxide

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

二酸化炭素
にさんかたんそ
carbon dioxide

化学式 CO2 。気体は炭酸ガスともいう。多くの恒星に存在することが知られている。地球大気中には 0.027~0.036容量%含まれ,また炭酸塩鉱物,動物の新陳代謝生成物中に産する。工業的には生石灰製造の副産物として,石灰岩を強熱すると得られる。

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デジタル大辞泉の解説

にさんか‐たんそ〔ニサンクワ‐〕【二酸化炭素】

炭素や炭素化合物完全燃焼、生物の呼吸や発酵、火山の噴火などのときに生成される、無色・無臭の気体。空気中に約0.03パーセント存在。工業的には石灰石を熱して作る。炭酸ナトリウムの製造や清涼飲料水ドライアイス・消火剤などに使用。化学式CO2 炭酸ガス。無水炭酸

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百科事典マイペディアの解説

二酸化炭素【にさんかたんそ】

化学式はCO(/2)。炭酸ガス,無水炭酸とも。比重1.529(空気=1),融点-56.6℃(5.2気圧),昇華点-78.5℃。無色無臭。常温の水には1気圧のもとでほぼ同体積溶け,微酸性を示す。

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栄養・生化学辞典の解説

二酸化炭素

 CO2 (mw44.01).無水炭酸ともいう.気体のものは炭酸ガスともいう.動物が栄養素を代謝(酸化)して生成する主たる最終産物で,主として呼気に排泄される.炭酸飲料として利用される.

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世界大百科事典 第2版の解説

にさんかたんそ【二酸化炭素 carbon dioxide】

化学式CO2。俗称炭酸ガス。地球をはじめ多くの惑星の大気中に存在し,地球上では大気中に体積で約0.03%程度含まれる。炭素を含む物質の燃焼,動植物の呼吸や代謝,発酵,火山の噴火などによりつねに生成されており,一方,植物の炭酸同化作用により消費されている。近年は化石燃料,とくに石油の消費量の増加に伴い,大気中の二酸化炭素の含有量が増加しているといわれている。海水中には炭酸塩または炭酸水素塩として含まれ,また炭酸塩鉱物の構成成分となっている。

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大辞林 第三版の解説

にさんかたんそ【二酸化炭素】

大気中に約0.03パーセント存在する無色・無臭の気体。化学式 CO2 水に溶けて弱酸性を示す。生物の呼吸や火山の噴火,炭素や有機物の燃焼により大気中に放出され,植物の光合成により消費される。工業的には石灰石の加熱分解により得られ,消火器・ドライ-アイスの製造のほか,広く化学工業で用いる。炭酸ガス。無水炭酸。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

二酸化炭素
にさんかたんそ
carbon dioxide

炭素とその化合物の完全燃焼、生物の呼吸や発酵の際などに生じる気体。俗称炭酸ガス、無水炭酸。炭の燃焼で生じる気体と発酵で生じる気体が同じ物質であることを認め、gas sylvestreとしたのはベルギーファン・ヘルモントであるが、その化学的性質を詳細に調べたのはイギリスのJ・ブラックである。ブラックは、二酸化炭素は大気中あるいは人間の呼気中に含まれ、石灰水に吸収されると白濁を生じること、カ性アルカリを固定して温和アルカリとすることなどを明らかにして、二酸化炭素を固定空気fixed airとよんだ。ブラックの研究は、化学的性質の違う気体の存在を認める、いわゆる気体化学の時代(18世紀なかばから約50年間)の端緒となった。二酸化炭素は大気中容積で約0.03%含まれ、動物の呼気、発酵などでも生成し、また炭素を含む物質の燃焼、あるいは時に火山の噴気などに含まれる。液化したものは液化炭酸とよばれ、ボンベ詰め(ボンベの色は緑)として市販されている。固体二酸化炭素は固体炭酸またはドライアイス(商品名)とよばれ市販されている。[守永健一・中原勝儼]

製法

実験室ではキップの装置を用い、炭酸カルシウム(大理石)と希塩酸から発生させる。
  CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2
 発生気体に含まれる微量の酸は炭酸水素カリウム水溶液を通して除き、濃硫酸を通して乾燥すると純粋なものが得られる。炭酸水素ナトリウムまたは炭酸マグネシウムを熱分解する方法もある。
  2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2
 工業的には、石炭、コークスをガス化する際、石灰石CaCO3を焼いて生石灰CaOを製造するときや、アルコール発酵の際の副産物、天然ガス、石油生成の副生ガス、アンモニア合成工程の副生ガスとして多量に得られる。精製には、炭酸ナトリウムまたはエタノールアミン冷水溶液を用い、これに吸収させてから熱分解してもとへ戻す方法が普通用いられる。精製した気体は鋼鉄製のボンベ内に60気圧で液体(液体炭酸)として蓄えられる。[守永健一・中原勝儼]

性質

無色、無臭、不燃性の気体で空気より重い。空気中に約2.5%含まれると、ろうそくに点火することができない。3~4%含まれると人間は活動能力を失い、20~25%になると仮死状態となるが、元来一酸化炭素と違って有毒ではない。液化しやすく、常温でも50気圧にすると液化する。液体二酸化炭素は常温では加圧下でなければ安定に存在することができず、ボンベの口にズックの袋をかぶせてボンベから液体炭酸を空気中に吹き出させると盛んに蒸発し、その際蒸発熱を吸収して周囲の温度が下がり、液体炭酸の一部が固化し、袋の中には雪のような固体炭酸ができる。これを型に入れて固めたものがドライアイスである。
 気体、液体、固体中でつねに分子の存在が認められる。分子は直線形O-C-Oで、C-O距離は1.16Å(Åはオングストローム、10-10メートル)。この距離は普通の炭素‐酸素二重結合に対して期待される値1.22Åよりもかなり短い(二酸化炭素の共鳴構造の参照)。二酸化炭素は非常に安定な化合物で、2000℃で2%ぐらい一酸化炭素と酸素に解離するにすぎない。熱した炭素、亜鉛、鉄などの上を通すと一酸化炭素に還元される。マグネシウムやアルカリ金属は、二酸化炭素中で加熱すると燃えて炭素を遊離する。アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物と炭酸塩をつくる。水酸化カルシウムでは、いったん沈殿した炭酸塩CaCO3が過剰の二酸化炭素とさらに反応して可溶性の炭酸水素塩Ca(HCO3)2を生じる。この石灰水との反応は二酸化炭素の検出法に用いられる。また、自然界における石灰石の溶出や沈降(鍾乳(しょうにゅう)洞、石筍(せきじゅん)など)はこの反応による。他の気体に比べて二酸化炭素は水に溶けやすく、室温1気圧で約0.03モル溶液となる。水溶液中には炭酸を生じており(ただし大部分は水分子とゆるく結合しているだけであって炭酸を生成してはいない)、pH約4の酸性を示す。高温高圧下でアンモニアと二酸化炭素を反応させると、中間にカルバミン酸アンモニウムH2NCO2NH4を生じて次のように反応が進む。
 2NH3+CO2→H2NCO2NH4
 H2NCO2NH4→H2NCONH2+H2O
この反応は尿素H2NCONH2(肥料)の製造に用いられる。[守永健一・中原勝儼]

用途

もっとも重要な用途は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム(重曹)、鉛白(塩基性炭酸鉛)の製造ならびにソーダ水などの清涼飲料水用である。液体炭酸は消火剤に用いられる。固体炭酸は優れた冷凍剤で、食料品、果物などの貯蔵、輸送に適している。[守永健一・中原勝儼]

薬用

呼吸興奮薬の一種。二酸化炭素は呼吸中枢を刺激して吸気作用をおこさせる働きをもつ。動脈血中の二酸化炭素の量が減少すると、呼吸数が減じ、末梢(まっしょう)血管の拡張がおこって、血圧低下、心拍数の増加と血液拍出量の減少がみられる。もともと二酸化炭素は呼気より排出される生体の代謝産物であるが、これが動脈血中に増加すると、呼吸中枢が興奮して呼吸が速くなり、ガス交換を盛んにして血中の二酸化炭素の量を少なくしようとする。また、空気中の二酸化炭素の濃度が3~5%になると生理的影響が現れ、8%を超えると呼吸困難を訴え、10%以上になると意識喪失がみられ、18%で致命的となる。
 なお、呼気中には二酸化炭素が約4.4%含まれており、過換気症候群の発作時には数リットル程度の大きさの紙袋で口と鼻を覆って呼吸し、呼気中の二酸化炭素を再吸入することによって発作を消失させる。また一般に酸素吸入を行うときには、酸素単独よりも二酸化炭素を5~10%混ぜて用いたほうが有効である。このほか、固形炭酸(ドライアイス)は皮膚疾患の腐食剤として使われている。[幸保文治]
『井上祥平・泉井桂・田中晃二編『二酸化炭素――化学・生化学・環境』(1994・東京化学同人) ▽大前巌著『二酸化炭素と地球環境』(中公新書)』

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世界大百科事典内の二酸化炭素の言及

【植生】より

…およそ45億年といわれる地球の歴史の半ばの20億年ころに,植物の働きで大気中に増加したと考えられている酸素は,現在では大気の容量で20.95%を占め,全生物が1年間に大気と交換する量の1万倍程度存在しており,植生の影響による増減はあまり問題にならない。一方,植物の炭素源となる二酸化炭素は大気中に容量で0.035%しかなく,炭素量にすれば約7000億tで,全地球の植物体に現存している炭素総量とほぼ等しい。これは,もし動物や微生物による大気への二酸化炭素の還元がないとすれば,15年程度で陸上植物により利用されつくす量にすぎないので,大気中の二酸化炭素量は植生の影響を強く受ける。…

【ドライアイス】より

…固体の二酸化炭素CO2の俗称。気体の二酸化炭素を圧縮液化し,ノズルから噴出させると,断熱気化の際の潜熱により冷却され,その一部が雪状の粉末となる。…

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