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, nD｜1.000449 at 589.3 nm and 0 °C

介電常數, εr｜1.60 ε0（0 °C, 50 atm）

804.4 kJ/mol at 298K

鍵長｜C=O 116 pm (1.16 Å)

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｜0.0925 mPa·s at 5 °C0.0852 mPa·s at 10 °C0.0712 mPa·s at 20 °C0.0625 mPa·s at 25 °C0.0321 mPa·s at 31.1 °C

## 熱力學性質

相性質

三相點｜216.58K, 518.5 kPa

臨界點｜304.18K, 7.38 MPa

標準熔化焓變, ΔfusHo｜8.647 kJ/mol（三相點）

標準熔化熵變, ΔfusSo｜? J/(mol·K)

標準汽化焓變, ΔvapHo｜15.326 kJ/mol at 215.7K

標準汽化熵變, ΔvapSo｜70.8 J/(mol·K)

固體性質

標準摩爾生成焓, ΔfHosolid｜-427.4 kJ/mol

標準摩爾熵, Sosolid｜51.07 J/(mol·K)

熱容量, cp｜2.534 J/(mol·K) at 15.52K47.11 J/(mol·K) at 146.48K54.55 J/(mol·K) at 189.78K

液體性質

標準摩爾生成焓, ΔfHo液｜? kJ/mol

標準摩爾熵,So液｜? J/(mol K)

熱容量, cp｜? J/(mol·K)

導熱係數｜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｜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｜條件：298 KbmimPF6 53.4±0.3, bmimBF4 59.0±2.6,bmimTf2N 33.0±0.3, hmimTf2N 31.6±0.2,條件：333 KhmimeFAP 42.0±0.1, Et3NBH2mimTf2N 113.1±16.9

氣體性質

標準摩爾生成焓, ΔfHogas｜−393.52 kJ/mol

標準摩爾熵,Sogas｜213.79 J/(mol·K)

熱容量, cp｜33.89 J/(mol K) at –75 °C36.33 J/(mol K) at 0 °C36.61 J/(mol K) at 15 °C38.01 J/(mol K) at 100 °C43.81 J/(mol K) at 400 °C50.87 J/(mol K) at 1000 °C56.91 J/(mol K) at 2000 °C53.01 J/(mol K) at 38 °C, 2457 kPa60.01 J/(mol K) at 38 °C, 5482 kPa183.1 J/(mol K) at 38 °C, 8653 kPa

絕熱指數γ = cp/cv｜1.37 at –75 °C1.310 at 0 °C1.304 at 15 °C1.281 at 100 °C1.235 at 400 °C1.195 at 1000 °C1.171 at 2000 °C

范德華常數｜a = 363.96 L2 kPa/mol2 b = 0.04267 liter per mole

與一氧化碳的化學平衡CO + ½O2 → CO2K = $\scriptstyle \frac {[\mathrm {CO_2}]} {[\mathrm {CO}][\mathrm {O_2}]^{\frac {1} {2}}}$pK = log10 K｜pK = 45.0438 at T = 298.16 KpK = 25.0054 at T = 500 KpK = 16.5383 at T = 700 KpK = 11.8409 at T = 900 KpK = 8.8583 at T = 1100 KpK = 6.7989 at T = 1300 KpK = 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

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。注釋中的「(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。

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## 相圖

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## 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。

二氧化碳液-氣平衡熱力學數據

溫度°C｜Pvap蒸汽壓kPa｜Hliq液體焓J/g｜Hvap蒸氣焓J/g｜ΔvapHo汽化熱J/g｜ρvap蒸氣密度g/cm3｜ρliq液體密度g/cm3｜Sliq液體熵J/mol-°C｜Svap蒸氣熵J/mol-°C

–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｜Pvap蒸汽壓kPa｜Hliq液體焓J/g｜Hvap蒸氣焓J/g｜ΔvapHo汽化熱J/g｜ρvap蒸氣密度g/cm3｜ρliq液體密度g/cm3｜Sliq液體熵J/mol-°C｜Svap蒸氣熵J/mol-°C

## 譜圖數據

UV-Vis

λmax｜? nm

消光係數, ε｜?

IR

主要吸收峰｜2350 and 667 cm−1 (4.25 and 14.99 um)

NMR

1H NMR｜不適用

13C NMR｜125.0

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 = CaCO3CO2 + BaO = BaCO3

氫氧化物｜CO2 + 2 NaOH = Na2CO3 + H2OCO2 + 2 KOH = K2CO3 + H2O｜固體或溶液

碳酸鹽｜CO2 + H2O + Na2CO3 → 2 NaHCO3CO2 + H2O + K2CO3 → 2 KHCO3CO2 + H2O + Cs2CO3 → 2 CsHCO3CO2 + 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

CO2 + 2 NH3 + H2O → (NH4)2CO3｜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。