{2}(aq)]}}}}。A1(見かけ上は)はるかに大きな分母と真よりもはるかに小さい値を有するK個のA1を。[31]重炭酸イオンは、両性溶液のpHに応じて、酸として、または塩基として作用することができる種。2-)に著しく解離します。10.329生物では、炭酸の生成は酵素である炭酸脱水酵素によって触媒されます。2は、ベンズアルデヒドまたは強力なα、β-不飽和カルボニル化合物に匹敵する求電子反応性を有する強力な求電子試薬です。2の反応は熱力学的にあまり好ましくなく、非常に可逆的であることがよくあります。2としてのリガンドCOの変換を容易にすることができる、2他の化学物質にします。OPhotoautotrophs(すなわち植物やシアノバクテリア)する太陽光に含まれるエネルギーを使用光合成COからの単純な糖2空気と水から吸収します。7付近でのこの反応の酸化還元電位は、標準水素電極に対して約-0.53Vです。ニッケル含有酵素の一酸化炭素デヒドロゲナーゼは、このプロセスを触媒します。一般的な形態である「ドライアイス」のペレット二酸化炭素は無色です。低濃度では、ガスは無臭です。十分に高い濃度では、鋭い酸性の臭いがします。mで3、それの1.53倍程度の空気。kPa)未満の圧力では液体状態になりません。K)及び固体昇華上記-78.5°Cの気体に直接。固体状態では、二酸化炭素は一般にドライアイスと呼ばれます。これは対数グラフであることに注意してください。液体二酸化炭素は、5.1気圧を超える圧力でのみ形成されます。kPa)です(状態図を参照)。臨界点は31.1°C、7.38MPaです。[37]高圧で観察される固体二酸化炭素の別の形態は、アモルファスガラスのような固体です。GPaまたは約400,000気圧)で過冷却することによって生成されます。この発見により、二酸化炭素は、シリコン(石英ガラス)や二酸化ゲルマニウムなど、その元素ファミリーの他のメンバーと同様のガラス状態で存在する可能性があるという理論が確認されました。シリカやゲルマニアガラスとは異なり、カルボニアガラスは常圧では安定せず、圧力を解放するとガスに戻ります。臨界点を超える温度と圧力では、二酸化炭素は超臨界二酸化炭素として知られる超臨界流体として振る舞います。二酸化炭素は空気から蒸留することで得られますが、この方法は非効率的です。産業的には、二酸化炭素は主に回収されていない廃棄物であり、さまざまな規模で実施される可能性のあるいくつかの方法で生成されます。有機物などのすべての炭素ベースの燃料の燃焼は二酸化炭素を生成し、純粋な炭素の場合を除いて、水。CO2鉄との酸化物から低減されたコークスにおける高炉製造、銑鉄および二酸化炭素を:[40]二酸化炭素による水素の工業的製造の副生成物である水蒸気改質及び水性ガスシフト反応におけるアンモニア産生。これらのプロセスは、水と天然ガス(主にメタン)の反応から始まります。[41]これは、ビールやソフトドリンクの炭酸化に使用される食品グレードの二酸化炭素の主要な供給源であり、家禽などの見事な動物にも使用されます。2018年の夏、メンテナンスのためにいくつかのアンモニアプラントが一時的に閉鎖されたため、これらの目的のための二酸化炭素の不足がヨーロッパで発生しました。[42]酸は、COを遊離2を最も金属炭酸塩から。その結果、それは石灰岩またはドロマイトへの酸性水の作用によって生成される天然の二酸化炭素泉から直接得ることができます。塩酸と炭酸カルシウム(石灰石またはチョーク)の反応を以下に示します。H2CO3炭酸(H2CO3)次いで水及びCOに分解2。H2Oこのような反応は、ガスが放出されるときに、泡立ちまたは泡立ち、あるいはその両方を伴います。それらは廃酸の流れを中和するために使用できるため、業界で広く使用されています。二酸化炭素は副産物のある発酵の砂糖で醸造のビール、ウイスキーや他のアルコール飲料の生産にバイオエタノール。酵母は代謝糖CO生成する2とエタノールを以下のように、また、アルコールとして知られています。関与する多数の反応は非常に複雑であり、簡単に説明することはできません。光合成)を参照してください。ブドウ糖および他の単糖の呼吸の方程式は次のとおりです。H2O嫌気性生物は有機物を分解し、微量の他の化合物とともにメタンと二酸化炭素を生成します。[43]有機材料の種類に関係なく、ガスの生成は明確に定義された速度論的パターンに従います。二酸化炭素は、埋め立て地での分解から発生するガス(「埋め立て地ガス」と呼ばれる)の約40〜45%を占めます。残りの50〜55%のほとんどはメタンです。化学産業で使用されています。[39]この化合物にはさまざまな商業的用途がありますが、化学物質としての最大の用途の1つは、炭酸飲料の製造です。炭酸飲料、ビール、スパークリングワインなどの炭酸飲料に輝きを与えます。化学産業では、二酸化炭素は主に尿素の製造の原料として消費され、メタノールやその他のさまざまな製品の製造に使用される割合は少なくなります。CO使用して調製された2により、コルベ・シュミット反応。[46]CO用いた従来の方法に加えて、2を化学的生産のために、電気化学的方法はまた、研究レベルで探索されています。具体的には、COからの燃料の生産のための再生可能エネルギーの利用2(メタノールなど)が、これは容易に従来の燃焼技術内に輸送され、使用できる燃料をもたらすが、正味のCOがない可能性があるので魅力的である2排出量。炭酸飲料に含まれる二酸化炭素の泡。二酸化炭素は、食品業界で推進剤および酸性度調整剤として使用される食品添加物です。[49]、オーストラリアおよびニュージーランド[50](INS番号290としてリストされている)での使用が承認されています。psi)で加圧されます。口の中に入れると、(他のハードキャンディーと同じように)溶けて、可聴ポップで気泡を放出します。膨張剤は二酸化炭素を生成することによって生地を上昇させます。飲料や炭酸水を製造するために使用されます。伝統的に、ビールとスパークリングワインの炭酸化は自然発酵によって行われましたが、多くのメーカーは、発酵プロセスから回収された二酸化炭素でこれらの飲料を炭酸化します。瓶ビールや樽ビールの場合、最も一般的に使用される方法は、リサイクルされた二酸化炭素による炭酸化です。英国のリアルエールを除いて、生ビールは通常、冷蔵室またはセラーの樽から、窒素と混合されることもある加圧二酸化炭素を使用してバーのディスペンシングタップに移されます。ソーダ水の味(および他の炭酸飲料の関連する味覚)は、ガスの破裂する泡ではなく、溶解した二酸化炭素の影響です。炭酸脱水酵素4は炭酸に変換されて酸味が増し、溶解した二酸化炭素も体性感覚反応を誘発します。[53]ワイン作り収穫後のブドウの保存に使用されるドライアイス。ドライアイスの形の二酸化炭素は、ワイン製造のコールドソーク段階で、野生酵母による自然発酵を防ぐために、収穫後すぐにブドウの房を冷却するためによく使用されます。ドライアイスをウォーターアイスよりも使用する主な利点は、ブドウのマストの糖濃度、つまり完成したワインのアルコール濃度を低下させる可能性のある追加の水を追加せずに、ブドウを冷却することです。二酸化炭素は、ボジョレーワインの製造に使用されるプロセスである炭酸浸軟のための低酸素環境を作り出すためにも使用されます。二酸化炭素は、ワインボトルや樽などの他の貯蔵容器に酸化を防ぐために補充するために使用されることがありますが、二酸化炭素がワインに溶けて、以前はまだワインがわずかに泡立つという問題があります。このため、プロのワインメーカーはこのプロセスに窒素やアルゴンなどの他のガスを好んで使用しています。二酸化炭素は、屠殺前に動物を「気絶」させるためによく使用されます。[54]動物はすぐにノックアウトされず、苦痛に苦しむ可能性があるため、「見事な」というのは誤った呼び方かもしれません。[56]不活性ガスこれは、ポータブル圧力ツールの空気圧(加圧ガス)システムで最も一般的に使用される圧縮ガスの1つです。二酸化炭素は溶接の雰囲気としても使用されますが、溶接アークではほとんどの金属を酸化するために反応します。二酸化炭素で作られた溶接は、より不活性な雰囲気で作られた溶接よりも脆いという重要な証拠にもかかわらず、自動車産業での使用は一般的です。COとしての使用は、時には、MAGは、金属活性ガスのために、溶接と呼ばれる2は、これらの高温で反応することができます。真に不活性な雰囲気よりも高温の水たまりを生成する傾向があり、流動特性が向上します。これは水たまりの場所で発生する大気反応が原因である可能性があります。これは通常、溶接時に望ましい効果とは逆になります。これは、サイトを脆化させる傾向があるためですが、最終的な延性が大きな問題ではない一般的な軟鋼溶接では問題にならない場合があります。特定の容器に収まる二酸化炭素の量は、そうでない場合よりも多くなります。救命胴衣には、すばやく膨らませるために加圧二酸化炭素のキャニスターが含まれていることがよくあります。アルミニウムCOのカプセル2は、他にも、圧縮ガスの供給として販売されている空気銃、ペイントボールマーカー/銃、自転車用タイヤを膨張、及び製造するための炭酸水。高濃度の二酸化炭素は、害虫を殺すためにも使用できます。標本の準備[57]、コーヒー豆のカフェイン抜きに使用されます。炎の周りの環境をガスで満たすことによって炎を消すために使用できます。それ自体は炎を消すために反応しませんが、それを置き換えることによって酸素の炎を飢えさせます。小さな可燃性液体および電気火災ではうまく機能しますが、通常の可燃性火災では機能しません。これは、酸素を排除しますが、燃焼物質を大幅に冷却せず、二酸化炭素が分散すると、大気にさらされると自由に発火するためです。電気火災におけるそれらの望ましさは、水または他の化学物質ベースの方法とは異なり、二酸化炭素が短絡を引き起こさず、機器にさらに多くの損傷をもたらすという事実から生じます。ガスであるため、ITインフラストラクチャの部屋に大量のガスを自動的に分配することも簡単です。ITインフラストラクチャの部屋では、ラックのドアの後ろやケースの内側にあるため、火自体にすぐに到達するのが難しい場合があります。二酸化炭素はまた、特定の危険を局所的に適用し、保護された空間を完全に浸水させるための固定防火システムの消火剤として広く使用されています。国際海事機関の基準は、船倉および機関室の防火のための二酸化炭素システムも認めています。二酸化炭素ベースの防火システムは、十分に高濃度で窒息を引き起こす可能性があるため、いくつかの死亡に関連しています。2システムのレビューにより、1975年から報告日(2000年)までの間に51件の事件が特定され、72人の死者と145人の負傷者が発生しました。2を溶媒として液体二酸化炭素は、多くの親油性有機化合物の優れた溶媒であり、コーヒーからカフェインを除去するために使用されます。[15]二酸化炭素は、有機塩素化合物などの従来の溶媒に代わる毒性の少ない代替品として、製薬業界やその他の化学処理業界で注目を集めています。特性のため、いくつかのエアロゲルの調製に使用されます。植物は光合成を行うために二酸化炭素を必要とします。温室の雰囲気は(大型の場合、しなければならない)追加のCOを富化することができる2サステイン及び植物成長の速度を増加させます。ppm(1%)以上に数時間上げると、次のような害虫が駆除されます。温室内のコナジラミとハダニ。医学では、無呼吸後の呼吸を刺激し、Oを安定させるために、最大5%の二酸化炭素(大気中濃度の130倍)が酸素に追加されます。二酸化炭素は最大50%の酸素と混合され、吸入可能なガスを形成します。これはCarbogenとして知られており、さまざまな医療および研究用途があります。二酸化炭素は、石油と混和するようになると、通常は超臨界条件下で、生産油井に注入されるか、それに隣接して、石油増進回収に使用されます。このアプローチでは、一次抽出に加えて、残留油の飽和度を7%から23%削減することにより、元の油の回収率を高めることができます。[63]これは加圧剤として機能し、地下の原油に溶解すると粘度を大幅に低下させ、表面の化学的性質を変化させることで、油が貯留層を通って除去井までより迅速に流れるようにします。[64]成熟した油田では、二酸化炭素を注入ポイントに運ぶために大規模なパイプネットワークが使用されます。拡張コールベッドメタン回収主に水の除去に頼る現在の方法とは対照的に、二酸化炭素は炭層が捕捉されたメタンを放出するために(圧力を減少させるため)、変位メタンを炭層に注入されることになります。[65]燃料への生体内変化COが提案されている2発電からは、その後に変換することができた藻類の成長を刺激するために池にバブリングするバイオディーゼル燃料。シネココッカスelongatusは、遺伝的に燃料を産生するように操作されているがイソブチルアルデヒドとイソCOから2光合成を使用します。液体および固体の二酸化炭素は重要な冷媒であり、特に食品業界では、アイスクリームやその他の冷凍食品の輸送や保管に使用されます。固体二酸化炭素は「ドライアイス」と呼ばれ、冷凍装置が実用的でない小口貨物に使用されます。固体二酸化炭素は、気温に関係なく、通常の大気圧で常に-78.5°C(-109.3°F)未満です。液体二酸化炭素(業界命名法R744またはR744)は、使用前に冷媒として使用された[要出典]のジクロロジフルオロメタン(R12、クロロフルオロカーボン(CFC)化合物)。CO2CFCの主要な代替品の1つである1,1,1,2-テトラフルオロエタン(R134a、ハイドロフルオロカーボン(HFC)化合物)はCOよりも気候変動に寄与するため、ルネッサンスを享受する可能性があります2します。目的に非常に有利であり、高い体積冷却能力を備えています。kPa)の圧力で操作する必要があるため、CO2システムには、多くの分野で大量生産用にすでに開発されている、機械的に耐性の高いリザーバーとコンポーネントが必要です。カーエアコンでは、50°を超える緯度でのすべての運転条件の90%以上で、CO2(R744)は、HFCの(使用しているシステムよりも効率的に動作例えば、R134aから)。)により、自動車、スーパーマーケット、ヒートポンプ給湯器などの現在のHFCに代わる将来の作動流体になる可能性があります。コカ・コーラはCOを擁護しました2ベースの飲料クーラーと米陸軍はCOに興味を持っています2冷蔵および暖房技術。[69]世界の自動車産業は、カーエアコンの次世代冷媒を決定することが期待されています。CO2は、説明されているオプションの1つです(「持続可能な自動車用エアコン」も参照)。二酸化炭素は、レーザ媒体における炭酸ガスレーザーレーザーの初期タイプの一つです。二酸化炭素は、水にガスを継続的に追加することでプールのpHを制御する手段として使用でき[70]、pHが上昇しないようにします。これの利点の中には、(より危険な)酸の取り扱いを回避できることがあります。同様に、それは維持リーフアクアリウムでも使用され、カルシウムリアクターで一般的に使用され、炭酸カルシウムが使用される場所でより自由に水に溶解できるように、炭酸カルシウムを通過する水のpHを一時的に下げます。彼らの骨格を構築するためにいくつかのサンゴによって。原子力発電用の英国の改良型ガス冷却炉の主要冷却材として使用されます。二酸化炭素の誘導は、実験動物の安楽死に一般的に使用されます。CO含有する密閉、充填済みチャンバ内に直接動物を配置することを含む2、又はCOの漸増濃度に曝露2。2013年、米国獣医協会は二酸化炭素誘導に関する新しいガイドラインを発表し、小型げっ歯類の人道的な安楽死には毎分ガス室容積の30%から70%の移動率が最適であると述べました。[71]しかしながら、それが残酷であるという理由で、これのために二酸化炭素を使用する慣行に反対があります。[56]二酸化炭素は、いくつかの関連する洗浄および表面処理技術でも使用されます。2の年間成長率は、1960年代から300%の増加となりました。[75]大気CO2濃度は季節によってわずかに変動し、植物がガスを消費するため北半球の春と夏に低下し、植物が休眠状態になるか死んで腐敗するために北半球の秋と冬に上昇します。濃度も地域ごとに異なり、最も強く地面の近くにあり、空中の変動ははるかに小さい。都市部では一般的に濃度が高く[76]、屋内ではバックグラウンドレベルの10倍に達する可能性があります。人間の活動により二酸化炭素濃度が上昇しています。[77]リソスフェアで何百万年もの間隔離されてきた炭素を使用した化石燃料の抽出と燃焼は、COの大気中濃度を引き起こしました。2工業化の時代の始まりから2020年まで約50%増加する。ガスの燃焼から放出されます。他の大規模な人為的発生源には、セメント生産、森林伐採、バイオマス燃焼などがあります。人間の活動は300億トン以上のCOを排出します2(化石炭素90億トン)年間、火山は2〜3億トンのCOしか排出しません2。[81]人間の活動は、CO生じた2年間数十万には見られないレベルを超えて増加します。現在、化石燃料の燃焼で放出される二酸化炭素の約半分は大気中に残り、植生や海洋に吸収されません。(左)から地球の大気、陸地、海洋のシンク(右)に流れ込みます。年間の等価ギガトン炭素の単位。赤外線を吸収および放出します(上記の「構造と結合」のセクションを参照)。-1の赤外線領域で最も強くなります[86]。大気中のCOの振動周波数での赤外光の吸収2表面近くにエネルギーを閉じ込め、表面と下層大気を暖めます。上層大気に到達するエネルギーが少ないため、この吸収のために低温になります。COの大気中濃度の増加2メタン、亜酸化窒素、オゾンなどの他の長寿命の温室効果ガスは、それに応じて赤外線の吸収と放出を強化し、20世紀半ば以降の平均地球温度の上昇を引き起こしました。二酸化炭素は、これらの他のすべてのガスを組み合わせた場合よりも全体的な温暖化の影響が大きいため、最大の懸念事項です。[78]さらに、この活動が地球の速い炭素循環に課した不均衡のために、抽出され燃焼された化石炭素の累積量とともに増加する大気寿命を持っています。[88]これは、これまでに移動した化石炭素の一部(予測20-35%)が、COの上昇として大気中に実質的に存続することを意味します。2これらの炭素移動活動が沈静化し始めてから何千年もの間のレベル。コンピューターシミュレーション)。COを増やすだけでなく2濃度は地球の表面温度の上昇につながりますが、地球の気温の上昇は二酸化炭素の濃度の上昇も引き起こします。これにより、軌道サイクルなどの他のプロセスによって引き起こされた変化に対して正のフィードバックが生成されます。4900万年前に特に急速に減少しました。[94]二酸化炭素の局所濃度は、特に周囲の地形によって隔離されている強力な発生源の近くで高い値に達する可能性があります。周辺Bossoleto温泉でラポラーノテルメにトスカーナ、イタリア直径100メートル(330フィート)、COの濃度は約ボウル状の凹部に位置し、2昆虫や小動物を殺すのに十分な75%以上の一晩の上昇。日の出後、ガスは対流によって分散されます。1700犠牲に湖ニオス1986年、カメルーン[96]海で2100年に予測される海洋化学に調整された海水に溶解したプテラポッドの殻。海洋に溶けている二酸化炭素の量は、大気中に存在する二酸化炭素の約50倍です。海洋は巨大として作用する炭素シンク、及びCOの約3分の1取り込んだ2人間の活動によって放出されました。[97]大気中の二酸化炭素濃度が増加するにつれて、海洋への二酸化炭素の取り込みの増加は、海洋酸性化と呼ばれる海洋のpHの測定可能な低下を引き起こしています。このpHの低下は、海洋の生物系、主に海洋の石灰化生物に影響を及ぼします。通常の条件下では、炭酸イオンは過飽和濃度であるため、炭酸カルシウムは地表水で安定しています。海洋のpHが下がると、このイオンの濃度も下がり、炭酸塩が不飽和になると、炭酸カルシウムでできた構造物は溶解しやすくなります。甲殻類[108]および翼足類[109]の経験上昇したCOにさらされたときの石灰化の減少または溶解の促進2。Kを超える場合を除き、深部の熱水噴出孔の近くでのみ見られます)[110]。したがって、海水温が上昇すると大気からの取り込み速度が低下します。COのほとんど2、大気中に放出され、全体の約30%である、海、によって取り込ま[111]は、重炭酸と平衡状態に炭酸を形成します。これらの化学種のいくつかは、サイクルから炭素を除去する光合成生物によって消費されます。2の雰囲気では減少につながっているアルカリ性の海水のを、これが悪影響を水の中に生きている生物に影響を与えることが懸念されます。具体的には、アルカリ性を減少させると、シェルを形成するための炭酸塩の利用可能性は、減少する[112]がありますが増加したCOの下で特定の種によって増加シェル製造の証拠2コンテンツを。[113]NOAAは、2008年5月の「海洋酸性化に関する科学ファクトシートの現状」で次のように述べています。2)の約50%を吸収し、海洋を低下させる化学反応を引き起こしました。これにより、「海洋酸性化」と呼ばれるプロセスを通じて、産業時代の始まりから約30%の水素イオン(酸性度)の増加が引き起こされました。次のような海洋生物への悪影響を示す研究が増えています。造礁サンゴが骨格を作る速度は低下しますが、クラゲの多くの種類の生産は増加します。海藻と自由に泳ぐ動物プランクトンが保護殻を維持する能力が低下します。市販の魚介類を含む海洋幼生の生存率が低下している」と語った。次のように書いています。2濃度は、(例えばサンゴ)の海洋生物圏で観測された海洋酸性化の効果はまだ文書化されていないが、海の漸進的な酸性化が海洋殻形成生物にマイナスの影響を与えることが予想されています...さらに酸性化につながると彼らの従属種。一部の海洋石灰化生物(サンゴ礁を含む)は、NOAA、OSPAR委員会、NANOOS、IPCCなどの主要な研究機関によって選出されています。これは、最新の研究で、海洋酸性化がそれらに悪影響を与えると予想されるためです。[115]二酸化炭素はまた、熱水噴出孔を通して海洋に導入されます。シャンパンで北西Eifuku火山で発見熱水ベント、マリアナ海溝は、ほぼ純粋な液体二酸化炭素、2004年現在、世界で2つしか知られているサイトの1つに他のビーイング生産沖縄トラフを。[116]沖縄トラフでの液体二酸化炭素の海底湖の発見は、2006年に報告された。最終生成物である細胞呼吸糖、脂肪および破壊によってエネルギーを得る生物におけるアミノ酸を用いて酸素それらの一部として代謝。バクテリアが含まれます。無脊椎動物では、二酸化炭素は血液中を体の組織から皮膚(両生類など)または鰓(魚など)に移動し、そこから水に溶解するか、肺に移動して吐き出されます。活発な光合成の間、植物は呼吸で放出するよりも多くの二酸化炭素を大気から吸収することができます。