二酸化炭素

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。最近では、化学式から「シーオーツー」と呼ばれる事も多い。

物を燃やすだけで生成されるため、地球上で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。

多方面の産業で幅広く使われる（後述）。容器（ボンベ）の色は緑色。

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。 

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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）^[2]。

ストレスや疲労等により呼吸（換気）をし過ぎたり呼吸（換気）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ることがあり、これを過呼吸、あるいは過換気症候群（過呼吸症候群）と呼ぶ。過換気症候群の病態自体が命に関わる事は無いが、背景に身体疾患が隠れていることがあるので注意を要する。 

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^[3]。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^[4]。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。

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。最近では自転車の緊急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。

工業で加工に使用するレーザーとして炭酸ガスレーザーが一般的である。炭酸ガスレーザーは医療用レーザーメスとしても使用されている。

イチゴの促成栽培、観賞用水槽の水草など、植物の成長を加速させる二酸化炭素施肥に使用されている。(参考：二酸化炭素飢餓)

フロン系冷媒の代替として、CO₂冷媒コンプレッサが主に自動販売機などで実用化されつつある。高圧にする必要があるためコスト面での課題が残る。またエネルギー効率も悪い。

鳥インフルエンザ発生時には、鶏を殺処分する際容器につめて炭酸ガスを注入し安楽死させるという方式が近年ではとられている（茨城県、宮崎県など）。

また、ドライアイスは、昇華時に白煙を生じることから、舞台演出などでも用いられ、放送業界などではドライアイスによる白煙を俗に『炭ガス』と呼ぶ。ちなみに、この白煙は、二酸化炭素そのものではなく（二酸化炭素そのものは無色）、空気中の水分が氷結して見えるものである。

関連項目

• 一酸化炭素