二氧化碳的物理性质和化学性质
二氧化碳的物理性质和化学性质
二氧化碳是一种常见的气体，在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。本文将从物理性质、化学性质、具体用途以及对人体的影响等方面，全面介绍二氧化碳的相关知识。
二氧化碳的物理性质
二氧化碳在常温下是一种无色无味的气体，密度比空气大，微溶于水。二氧化碳的固体形态俗称干冰，常被用作致冷剂，用于食品保鲜和人工降雨等领域。
二氧化碳的化学性质
二氧化碳的化学性质可以用“三不二水”来概括：
- 二氧化碳不能燃烧，不能助燃，也不能供呼吸。
- 二氧化碳能与水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变红：CO2 + H2O = H2CO3。但碳酸不稳定，受热易分解：H2CO3 → CO2↑ + H2O。
- 二氧化碳通入澄清的石灰水，能使石灰水变浑浊，这是检验二氧化碳的常用方法：Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O。
- 二氧化碳还是植物光合作用的重要原料：6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2（在叶绿体和光照条件下进行）。
二氧化碳的用途
灭火：二氧化碳密度大于空气，且分子量较大，在一定浓度下可隔绝氧气和降低温度至着火点以下，从而达到灭火的目的。当发生火灾时，可以利用二氧化碳进行灭火。将二氧化碳储存在专用容器中，通过喷嘴或气瓶释放，覆盖于火焰上使其熄灭。
食品保鲜：二氧化碳具有抑制细菌生长的作用，因为它能够干扰微生物体内酶的活性以及蛋白质、核酸等物质的功能。可用于食品冷藏库、果蔬贮藏室及食品加工车间的空气净化。将二氧化碳作为增压介质充入封闭空间内以提高其浓度，通常控制在0.3-0.5MPa之间。
碳化反应：二氧化碳参与碳化反应是因为它能与某些化合物中的氢原子形成稳定的碳氧键，从而使这些化合物转化为碳酸盐或有机酸。该功能可用于生产碳酸饮料、塑料制品等。例如，在制备碳酸饮料时，会将二氧化碳通入水中形成碳酸，然后加入甜味剂和调味料即可得到可口的饮品。
气体肥料制造：二氧化碳是植物光合作用的重要原料之一，因此将其用于制造气体肥料可以促进植物生长。将二氧化碳与氨气在特定条件下合成尿素或其他氮肥。施用这种肥料有助于改善土壤质量并增加农作物产量。
超临界流体应用：当压力超过临界值时，二氧化碳会变成超临界流体，此时它的溶解能力比普通气体强得多，同时又具备液体的流动性。利用这一特性，超临界二氧化碳可用于萃取天然香料、色素以及其他有用成分。例如，在咖啡豆烘焙过程中，超临界二氧化碳被用来提取其中的香味物质。
二氧化碳对人体的影响
二氧化碳正常情况下对人体无害，但浓度过高就会对人体产生伤害。一定浓度的二氧化碳对维持人的正常呼吸是很有必要的，正常空气中的二氧化碳含量为0.03%。但二氧化碳浓度超过正常值就会对人体产生伤害，当二氧化碳含量达到1%时就会出现头晕、心悸等症状，当二氧化碳含量达到5%时就会发生眩晕，当二氧化碳含量超过6%时就会出现神志不清甚至呼吸暂停。
或是由于存在呼吸系统疾病，可导致体内的二氧化碳无法排出而在体内大量聚集，如果二氧化碳分压＞50mmHg时，就会发生呼吸性酸中毒，出现呼吸衰竭，也会使脑血管扩张、颅内压增高，进而出现脑水肿和神经系统的损伤。体内二氧化碳含量高时要及时进行抢救，且要缓慢给氧，以免出现呼吸抑制。