二酸化炭素：特性、用途、および危険 - 化学 - 2025

二酸化炭素は無色、無臭の温度及び気圧のガスです。炭素原子（C）と2つの酸素原子（O）で構成される分子です。水に溶解すると炭酸（弱酸）を生成します。それは比較的無毒で耐火性です。

空気より重いため、動かすと窒息することがあります。熱や火に長時間さらされると、そのコンテナは激しく破裂して発射物を放出することがあります。

食品の凍結、化学反応の制御、消火剤として使用されます。

• 計算式：CO2
• CAS番号：124-38-9
• 国連：1013

2D構造

特徴

物理的及び化学的性質

分子量：	44.009 g / mol
昇華点：	-79°C
水への溶解度、ml / 20°Cで100 ml：	88
蒸気圧、20°CでのkPa：	5720
相対蒸気密度（空気= 1）：	1.5
log Powとしてのオクタノール/水分配係数：	0.83

二酸化炭素は、化学的に非反応性の物質のグループに属します（たとえば、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン、窒素、六フッ化硫黄、キセノンなど）。

引火性

化学的に非反応性の物質のグループのように、二酸化炭素は可燃性ではありません（ただし、それらは非常に高温で可燃性になる可能性があります）。

反応性

化学的に非反応性の物質は、典型的な環境条件下では非反応性と見なされます（ただし、比較的極端な状況下や触媒作用下で反応する可能性があります）。酸化や還元に対して耐性があります（極端な条件を除く）。

二酸化炭素（特に過酸化物などの強力な酸化剤の存在下）に懸濁すると、マグネシウム、リチウム、カリウム、ナトリウム、ジルコニウム、チタン、一部のマグネシウムおよびアルミニウム合金、および加熱されたアルミニウム、クロム、マグネシウムの粉末が可燃性および爆発性。

二酸化炭素が存在すると、残留物を加熱すると、水素化アルミニウムのエーテル溶液が激しく分解する可能性があります。

限られた量の空気と可燃性蒸気のための防火および消火システムでの二酸化炭素の使用から生じる危険性は現在評価されています。

その使用に伴うリスクは、爆発を引き起こす大きな静電放電が発生する可能性があるという事実に集中しています。

液体または固体の二酸化炭素と非常に冷たい水との接触は、製品の激しいまたは激しい沸騰と、関連する大きな温度差のための非常に急速な気化を引き起こす可能性があります。

熱湯の場合、「過熱」により液体爆発を起こす可能性があります。液体ガスが密閉容器内の水と接触すると、圧力が危険なレベルに達する可能性があります。弱炭酸は水との無害な反応で形成されます。

毒性

化学的に非反応性の物質は非毒性と見なされます（ただし、このグループのガス状物質は窒息剤として機能します）。

二酸化炭素の5％以下の濃度の長時間の吸入は、呼吸数の増加、頭痛、および微妙な生理学的変化を引き起こします。

しかし、より高い濃度への暴露は意識の喪失と死を引き起こす可能性があります。

液体または冷たいガスは、火傷のように皮膚や目に凍傷を引き起こす可能性があります。固体は冷接点の火傷を引き起こす可能性があります。

用途

炭酸ガスの使用。回収されたすべての二酸化炭素の大部分（約50％）は、生産時に他の商業的に重要な化学物質、主に尿素とメタノールを製造するために使用されます。

ガスの発生源の近くで二酸化炭素を使用するもう1つの重要な用途は、油の回収率を高めることです。

二酸化炭素ガスの輸送は経済的に実現できないため、世界中で生成された残りの二酸化炭素は、他の場所で使用するために液体または固体の形態に変換されるか、大気に排出されます。

固体二酸化炭素の使用

ドライアイスは元々、2つの非ガス状の二酸化炭素の中でより重要でした。

その使用は、1920年代半ばに食品保存用の冷媒として米国で最初に一般的になり、1930年代にアイスクリーム産業の成長の主要な要因になりました。

第二次世界大戦後、コンプレッサーの設計の変更と特殊な低温鋼が利用可能になったことで、二酸化炭素を大規模に液化することが可能になりました。したがって、多くの用途で液体二酸化炭素がドライアイスに置き換わり始めました。

液体二酸化炭素の使用

液体二酸化炭素の用途はたくさんあります。化学組成が重要なものもあれば、そうでないものもあります。

これらの中には、不活性媒体として、植物の成長を促進するために、原子力発電所の熱伝達媒体として、冷媒として、二酸化炭素の溶解度に基づく用途、化学用途およびその他の用途があります。

不活性媒体として使用

空気の存在が望ましくない影響を引き起こす場合、二酸化炭素は空気雰囲気の代わりに使用されます。

食品の取り扱いと輸送において、二酸化炭素を使用することにより、食品の酸化（味の喪失、またはバクテリアの増殖につながる）を回避できます。

植物の成長を促進するために使用

この手法は果物や野菜の栽培者が適用し、温室にガスを導入して、通常空気中に存在するよりも高いレベルの二酸化炭素を植物に与えます。植物は二酸化炭素同化率の増加と約15％の生産の増加で応答します。

原子力発電所の伝熱媒体としての使用

二酸化炭素は、特定の原子炉で中間熱伝達媒体として使用されます。核分裂プロセスからの熱を熱交換器で蒸気または沸騰水に移動します。

冷媒として使用

液体二酸化炭素は、食品の冷凍とその後の保管と輸送に広く使用されています。

二酸化炭素の溶解度に基づく用途

二酸化炭素は水への溶解度が適度であり、この特性は発泡性のアルコール飲料および非アルコール飲料の製造に使用されます。これは二酸化炭素の最初の主要なアプリケーションでした。エアロゾル産業における二酸化炭素の使用は常に増加しています。

化学的用途

鋳物型とコアの製造では、二酸化炭素とシリカの間の化学反応が使用され、砂の粒子を結合する働きをします。

アスピリン製造の中間体の1つであるサリチル酸ナトリウムは、二酸化炭素とナトリウムフェノラートを反応させることによって作られます。

軟水の炭酸化は、不溶性の石灰化合物の沈殿を取り除くために二酸化炭素を使用して行われます。

二酸化炭素は、塩基性炭酸鉛、炭酸ナトリウム、カリウム、アンモニウム、炭酸水素塩の製造にも使用されます。
硫酸よりも使い勝手が良いので、繊維業界のシルケット作業で中和剤として使用されます。

その他の用途

液体二酸化炭素は石炭抽出プロセスで使用され、特定の芳香や香料、屠殺前の動物の麻酔、動物の低温ブランド化、演劇用の霧の生成を分離するために使用できます。そのような用途の例は、良性腫瘍およびいぼの凍結、レーザー、潤滑油添加剤の製造、タバコ加工、および埋葬前の衛生管理です。

臨床効果

窒息剤への暴露は、主に産業環境で発生し、時折自然または産業災害の状況で発生します。

単純窒息剤には、二酸化炭素（CO2）、ヘリウム（He）、およびガス状炭化水素（メタン（CH4）、エタン（C2H6）、プロパン（C3H8）、およびブタン（C4H10））が含まれますが、これらに限定されません。

それらは、大気から酸素を追い出すことによって作用し、肺胞酸素の分圧を低下させ、その結果、低酸素血症を引き起こします。

低酸素血症は、患者が有毒な環境から逃れる能力を損なう可能性のある初期の多幸感の絵を作り出します。

CNS機能障害および嫌気性代謝は、重度の毒性を示します。

中程度から中毒

酸素飽和度は、無症候性または軽症の患者であっても、90％未満になることがあります。夜間視力の低下、頭痛、吐き気、代償性の呼吸と脈拍の増加を伴います。

重度の中毒

酸素飽和度は80％以下にすることができます。覚醒低下、眠気、めまい、疲労感、陶酔感、記憶喪失、視力低下、チアノーゼ、意識喪失、不整脈、心筋虚血、肺水腫、てんかん発作、そして死亡があります。

安全とリスク

化学製品の分類と表示に関する世界調和システム（GHS）のハザードステートメント。

Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals（GHS）は、国際的に合意されたシステムであり、国際的に合意されたシステムであり、国際的に一貫した基準（Nations国、2015年）。

危険有害性クラス（および対応するGHSの章）、分類とラベル付けの基準、および二酸化炭素の推奨事項は次のとおりです（European Chemicals Agency、2017年、国連、2015年、PubChem、2017年）。

（国連、2015、p.345）。

（国連、2015、p.346）。

参考文献

1. Jacek FH、（2006）より。二酸化炭素-3D-vdW wikipedia.orgから回収。
2. Anon、（2017）。nih.govから取得。
3. 欧州化学物質庁（ECHA）。（2017）。分類と表示の要約。
4. 通知された分類と表示。二酸化炭素。2017年1月16日に取得。
5. 有害物質データバンク（HSDB）。TOXNET。（2017）。二酸化炭素。ベセスダ、MD、EU：国立医学図書館。
6. 国立労働安全研究所（INSHT）。（2010）。国際化学物質安全カード二酸化炭素。雇用安全保障省。マドリード。それはです。
7. 国連（2015）化学品の分類と表示に関する世界調和システム（GHS）第6改訂版。ニューヨーク、EU：国連出版。
8. 国立バイオテクノロジー情報センター。PubChem複合データベース。（2017）。二酸化炭素。ベセスダ、MD、EU：国立医学図書館。
9. National Oceanic and Atmospheric Administration（NOAA）。CAMEOケミカルズ。（2017）。反応性グループのデータシート。化学的に反応しない。シルバースプリング、メリーランド州。EU。
10. National Oceanic and Atmospheric Administration（NOAA）。CAMEOケミカルズ。（2017）。化学データシート。二酸化炭素。シルバースプリング、メリーランド州。EU。
11. Topham、S.、Bazzanella、A.、Schiebahn、S.、Luhr、S.、Zhao、L.、Otto、A.、&Stolten、D.（2000）二酸化炭素。ウルマンの工業化学百科事典。Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA。
12. ウィキペディア。（2017）。二酸化炭素。2017年1月17日、wikipedia.orgから取得。