二酸化炭素

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二酸化炭素（にさんかたんそ、英：carbon dioxide）は、化学式が CO₂ と表される無機化合物。最も代表的な炭素の酸化物である。気体は炭酸ガス、固体はドライアイス、水溶液は炭酸、炭酸水と呼ばれる。

[編集] 性質

常温常圧では無色無臭の気体。常圧では液体にならず、− 79 ℃ で昇華して固体（ドライアイス）となる。水に比較的よく溶け、水溶液（炭酸）は弱酸性を示す。助燃性はない。炭素を含む物質（石油、石炭、木材など）の燃焼、動植物の呼吸や微生物による有機物の分解、火山活動などによって大量に発生する。反対に植物の光合成によって二酸化炭素は様々な有機化合物へと固定される。

また、三重点（-56.6℃、0.52MPa）以上の温度と圧力条件下では、二酸化炭素は液体化する場合がある。さらに温度と圧力が臨界点（31.1℃、7.4Mpa）を超えると超臨界状態となり、気体と液体の特徴を兼ね備えるようになる。これらの状態の二酸化炭素は圧縮二酸化炭素または高密度二酸化炭素と呼ばれている。

[編集] 毒性

二酸化炭素は環境中にごくありふれた物質で、その有毒性が問題となることはまずない。しかし、空気中の二酸化炭素濃度が極めて高くなると、人間は危険な状態に置かれる。濃度が 3～4% を超えると頭痛・めまい・吐き気などを催し、7% を超えると炭酸ガスナルコーシスのため数分で意識を失う。この状態が継続すると麻酔作用による呼吸中枢の抑制のため呼吸が停止し死に至る（二酸化炭素中毒）<ref>http://www.fri.go.jp/suppression/co2.html</ref>。

ストレスや疲労等により深呼吸をし過ぎたり呼吸が速くなり過ぎたりして人体の血中の二酸化炭素濃度が異常に低くなった場合、過換気症候群（過呼吸症候群）を引き起こす。但し、命にまで関わる事はまず無い。

[編集] 反応性

二酸化炭素は非常に安定した化合物であるが、グリニャール試薬やアルキルリチウムなどの試薬とは、高い反応性を示しカルボン酸を与える。

R-MgBr + CO₂ → R-CO₂H　（加水分解後）

また、金属マグネシウムは二酸化炭素中でも燃焼し、二酸化炭素は酸素を奪われて炭素の粉末になる。

CO₂ + 2 Mg → C + 2 MgO

[編集] 生産と用途

工業原料としての炭酸ガスは、石油化学プラントなどから排出されたものを回収し、洗浄・精製を繰り返すことで生産される<ref> 昭和炭酸による解説または日本炭酸による解説</ref>。工業製品としての炭酸ガスの2004年度日本国内生産量は759,189t、工業消費量は143,788tである<ref>日本国 経済産業省・化学工業統計月報</ref>。実験室レベルでは石灰石に薄い塩酸を加えるか、炭酸水素ナトリウムを加熱することで発生させる。生ビールやジュースで使用する炭酸ガスボンベはビールの発酵の工程で産出したものを回収して使用している。なお、ボンベの色は緑色と指定されている。

炭酸飲料や入浴剤、消火剤などの発泡用ガスとして、または冷却用ドライアイスとして広く用いられている。最近では自転車の補充用エアーとしても使われるようになった。また、超臨界状態の二酸化炭素はグリーンな抽出溶媒として、コーヒーのデカフェなどに利用されている。

[編集] 温室効果

二酸化炭素は現在の大気中にはおよそ 370ppm（0.037%）ほどの濃度で含まれるが、氷床コアなどの分析から産業革命以前は、およそ 280ppm（0.028%）の濃度であったと推定されている。濃度増加の要因は、主に化石燃料の大量消費と考えられている。

二酸化炭素は赤外線領域に強い吸収帯を持つため、地上からの熱が宇宙へと拡散することを防ぐ、いわゆる温室効果ガスとしてはたらく。二酸化炭素の温室効果はメタンやフロンにくらべ小さいものの、排出量が莫大であることから、地球温暖化の最大の原因と言われている。1997年には京都議定書によって各国の二酸化炭素排出量の削減目標が示され、各国でその削減を努力することを締結したが、その結果新しいビジネスとして二酸化炭素の排出権取引が誕生した。同時に、バイオマスの利用や燃料電池、ハイブリッド車など、二酸化炭素の削減を目指した代替エネルギーの開発も急ピッチで進められている。

[編集] 関連項目

• 炭素循環
• 二酸化炭素飢餓
• 溶存無機炭素

[編集] 参考文献

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