ثاني أكسيد الكربون

ثاني أكسيد الكربون

الأسماء
اسم الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ثاني أكسيد الكربون
أسماء أخرى غاز حمض الكربونيك أنهيدريد الكربونيك ثاني أكسيد الكربون أكسيد الكربون أكسيد الكربون (IV) ميثانديون R-744 ( مادة مبردة ) R744 (تهجئة بديلة للمبرد) الثلج الجاف (المرحلة الصلبة)
المعرفات
رقم CAS	124-38-9 ي
نموذج ثلاثي الأبعاد ( JSmol )	صورة تفاعلية صورة تفاعلية
3DMet	ب01131
مرجع بيلشتاين	1900390
تشيبي	تشيبي:16526 ي
المختبر الكيميائي الأوروبي	الكيمياء الحيوية الأوروبية 1231871 ن
كيم سبايدر	274 ي
بطاقة معلومات وكالة المواد الكيميائية الأوروبية	100.004.271
رقم EC	204-696-9
رقم E	E290 (المواد الحافظة)
مرجع جملين	989
كيج	د00004 ي
شبكة	الكربون + ثاني أكسيد الكربون
معرف PubChem	280
رقم RTECS	FF6400000
جامعة يوني	142M471B3J ي
رقم الأمم المتحدة	1013 (غاز)، 1845 (صلب)
لوحة معلومات CompTox ( EPA )	رقم تعريف DTXSID4027028
إنتشي إنشيال = 1S/CO2/c2-1-3 ي المفتاح: CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N ي إنشيال = 1/CO2/c2-1-3 المفتاح: CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYAO
الابتسامات أ=ج=أ ج(=O)=O
ملكيات
الصيغة الكيميائية	ثاني أكسيد الكربون
الكتلة المولية	44.009  جرام مول -1
مظهر	غاز عديم اللون
رائحة	تركيزات منخفضة: لا يوجد تركيزات عالية: حادة؛ حمضية [1]
كثافة	1562  كجم/م 3 (صلب عند 1 ضغط جوي (100 كيلو باسكال) و-78.5 درجة مئوية (-109.3 درجة فهرنهايت)) 1101  كجم/م 3 (سائل عند التشبع -37 درجة مئوية (-35 درجة فهرنهايت)) 1.977  كجم/م 3 (غاز عند 1 ضغط جوي (100 كيلو باسكال) و0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت))
النقطة الحرجة ( T , P )	304.128(15) كلفن [2] (30.978(15) درجة مئوية)، 7.3773(30) ميجا باسكال [2] (72.808(30) ضغط جوي)
ظروف التسامي	194.6855(30) كلفن (−78.4645(30) درجة مئوية) عند 1 ضغط جوي (0.101325 ميجا باسكال)
الذوبان في الماء	1.45  جرام/لتر عند 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)، 100 كيلو باسكال (0.99 ضغط جوي)
ضغط البخار	5.7292(30) ميجا باسكال، 56.54(30) ضغط جوي (20 درجة مئوية (293.15 كلفن))
الحموضة ( pKa ) ​	حمض الكربونيك : pK a1 = 3.6 pK a1 ( ظاهري) = 6.35 pK a2 = 10.33
القابلية المغناطيسية (χ)	−20.5·10 −6  سم 3 /مول
الموصلية الحرارية	0.01662  وات·متر −1 ·كلفن −1 (300 كلفن (27 درجة مئوية؛ 80 درجة فهرنهايت)) [3]
معامل الانكسار ( nD )	1.00045
اللزوجة	14.90 ميكروباسكال ثانية عند 25 درجة مئوية (298 كلفن) [4] 70  ميكروباسكال ثانية عند -78.5 درجة مئوية (194.7 كلفن)
عزم ثنائي القطب	0  د
بناء
البنية البلورية	ثلاثي الزوايا
الشكل الجزيئي	خطي
الكيمياء الحرارية
السعة الحرارية ( ج )	37.135  جول/(ك·مول)
الإنتروبيا المولية القياسية ( S ⦵ 298 )	214  جول مول -1 كلفن -1
المحتوى الحراري القياسي للتكوين (Δ f H ⦵ 298 )	-393.5  كيلوجول مول -1
علم الأدوية
رمز ATC	V03AN02 ( منظمة الصحة العالمية )
المخاطر
NFPA 704 (الماس الناري)	[7] [8] 2 0 0 جنوب أفريقيا
الجرعة القاتلة أو التركيز (LD, LC):
LC Lo ( أقل إصدار منشور )	90,000  جزء في المليون (162,000  مجم/م 3 ) (بشري، 5  دقائق) [6]
المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (حدود التعرض الصحي في الولايات المتحدة):
PEL (مسموح به)	TWA 5000  جزء في المليون (9000  مجم/م 3 ) [5]
REL (موصى به)	TWA 5000  جزء في المليون (9000  مجم/م 3 )، ST 30000  جزء في المليون (54000  مجم/م 3 ) [5]
IDLH (خطر فوري)	40000  جزء في المليون (72000  ملغم/م 3 ) [5]
ورقة بيانات السلامة (SDS)	سيجما-الدرتش
المركبات ذات الصلة
الأنيونات الأخرى	ثاني كبريتيد الكربون ثنائي سيلينيد الكربون ثنائي تيلورايد الكربون
كاتيونات أخرى	ثاني أكسيد السيليكون ثاني أكسيد الجرمانيوم ثاني أكسيد القصدير ثاني أكسيد الرصاص ثاني أكسيد التيتانيوم ثاني أكسيد الزركونيوم ثاني أكسيد الهافنيوم ثاني أكسيد السيريوم ثاني أكسيد الثوريوم
أكاسيد الكربون ذات الصلة	انظر أوكسوكربون
المركبات ذات الصلة	حمض الكربونيك كبريتيد الكربونيل سيلينيد الكربونيل
صفحة البيانات التكميلية
ثاني أكسيد الكربون (صفحة البيانات)
باستثناء ما هو مذكور خلافًا لذلك، يتم تقديم البيانات للمواد في حالتها القياسية (عند 25 درجة مئوية [77 درجة فهرنهايت]، 100 كيلو باسكال). ن التحقق  ( ما هو   ؟) ين مراجع صندوق المعلومات

ثاني أكسيد الكربون هو مركب كيميائي له _الصيغة الكيميائية CO2 . وهو يتكون من جزيئات تحتوي كل منها على ذرة كربون واحدة مرتبطة تساهميًا بذرتين من الأكسجين . يوجد في الحالة الغازية في درجة حرارة الغرفة، وباعتباره مصدرًا للكربون المتاح في دورة الكربون ، فإن _ثاني أكسيد الكربون الجوي هو المصدر الأساسي للكربون للحياة على الأرض. في الهواء، يكون ثاني أكسيد الكربون شفافًا للضوء المرئي ولكنه يمتص الأشعة تحت الحمراء ، ويعمل كغاز دفيئة . ثاني أكسيد الكربون قابل للذوبان في الماء ويوجد في المياه الجوفية والبحيرات والقمم الجليدية ومياه البحر . عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء، فإنه يشكل كربونات وبيكربونات بشكل أساسي ( HCO3).-3)، مما يسبب تحمض المحيطات مع زيادة مستويات _ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي . ^[9]

إنه غاز أثري في الغلاف الجوي للأرض بنسبة 421  جزء في المليون (ppm) ^[أ] ، أو حوالي 0.04٪ (اعتبارًا من مايو 2022) بعد أن ارتفع من مستويات ما قبل الصناعة البالغة 280 جزء في المليون أو حوالي 0.025٪. ^{[11] [12]} يعد حرق الوقود الأحفوري السبب الرئيسي لهذه التركيزات المتزايدة من ثاني أكسيد الكربون _وأيضًا السبب الرئيسي لتغير المناخ . ^[13]

تم تنظيم تركيزه في الغلاف الجوي للأرض قبل العصر الصناعي منذ أواخر عصر ما قبل الكمبري بواسطة الكائنات الحية والظواهر الجيولوجية. تستخدم النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء الطاقة من ضوء الشمس لتخليق الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء في عملية تسمى التمثيل الضوئي ، والتي تنتج الأكسجين كمنتج نفايات. ^[14] في المقابل، يتم استهلاك الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون _{كنفايات} بواسطة جميع الكائنات الحية الهوائية عندما تستقلب المركبات العضوية لإنتاج الطاقة عن طريق التنفس . ^[15] يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من المواد العضوية عندما _تتحلل أو تحترق ، كما هو الحال في حرائق الغابات.

ثاني أكسيد الكربون أكثر كثافة بنسبة 53٪ من الهواء الجاف، ولكنه طويل العمر ويختلط تمامًا في الغلاف الجوي. يتم امتصاص حوالي نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الزائدة في الغلاف الجوي بواسطة _أحواض الكربون الأرضية والمحيطية . ^[16] يمكن أن تصبح هذه الأحواض مشبعة ومتقلبة، حيث يؤدي الاضمحلال وحرائق الغابات إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون _{مرة أخرى في الغلاف الجوي.} ^{[17] يتم} حجز ثاني أكسيد الكربون _في النهاية (تخزينه على المدى الطويل) في الصخور والرواسب العضوية مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي . يتم إطلاق _ثاني أكسيد الكربون المحجوز في الغلاف الجوي من خلال حرق الوقود الأحفوري أو بشكل طبيعي عن طريق البراكين والينابيع الساخنة والسخانات وعندما تذوب الصخور الكربونية في الماء أو تتفاعل مع الأحماض.

_ثاني أكسيد الكربون هو مادة صناعية متعددة الاستخدامات، يستخدم على سبيل المثال كغاز خامل في اللحام وطفايات الحريق ، وكغاز ضاغط في البنادق الهوائية واستعادة الزيت، وكمذيب سائل فوق حرج في إزالة الكافيين والتجفيف فوق الحرج . ^[18] وهو منتج ثانوي لتخمير السكريات في صناعة الخبز والبيرة والنبيذ ، ويضاف إلى المشروبات الغازية مثل المياه الغازية والبيرة للفوران. له رائحة حادة وحامضية ويولد طعم مياه الصودا في الفم، ولكن عند التركيزات التي نواجهها عادةً يكون عديم الرائحة. [ 1 ^]

لا يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سائل عند الضغط الجوي. ويستخدم ثاني أكسيد الكربون منخفض الحرارة تجاريًا في شكله الصلب، المعروف باسم " الثلج الجاف ". ويحدث انتقال الطور الصلب إلى الغاز عند 194.7 كلفن ويسمى التسامي .

إن تماثل جزيء ثاني أكسيد الكربون خطي ومتماثل مركزيًا عند هندسة توازنه. يبلغ طول الرابطة بين الكربون والأكسجين في ثاني أكسيد الكربون 116.3  بيكومتر ، وهو أقصر بشكل ملحوظ من طول الرابطة الفردية النموذجية بين الكربون والأكسجين والتي تبلغ حوالي 140 بيكومتر، وأقصر من معظم المجموعات الوظيفية الأخرى متعددة الروابط بين الكربون والأكسجين مثل الكربونيل . ^[19] ولأنه متماثل مركزيًا، فإن الجزيء ليس له عزم ثنائي القطب الكهربائي .

باعتباره جزيئًا ثلاثي الذرات خطيًا، فإن ثاني أكسيد الكربون _له أربعة أوضاع اهتزازية كما هو موضح في الرسم التخطيطي. في أوضاع التمدد المتماثل وغير المتماثل، تتحرك الذرات على طول محور الجزيء. هناك وضعان للانحناء، وهما متحللان ، مما يعني أنهما لهما نفس التردد ونفس الطاقة، بسبب تماثل الجزيء. عندما يلمس الجزيء سطحًا أو يلمس جزيئًا آخر، يمكن أن يختلف تردد وضعي الانحناء لأن التفاعل مختلف بالنسبة للوضعين. تُلاحظ بعض أوضاع الاهتزاز في طيف الأشعة تحت الحمراء (IR) : وضع التمدد غير المتماثل عند الرقم الموجي 2349 سم ^-1 (الطول الموجي 4.25 ميكرومتر) والزوج المتحلل من أوضاع الانحناء عند 667 سم ^-1 (الطول الموجي 15 ميكرومتر). لا يؤدي وضع التمدد المتماثل إلى إنشاء ثنائي القطب الكهربائي، وبالتالي لا يتم ملاحظته في مطيافية الأشعة تحت الحمراء، ولكن تم اكتشافه في مطيافية رامان عند 1388 سم ^-1 (الطول الموجي 7.2 ميكرومتر). ^[20]

في الطور الغازي، تخضع جزيئات ثاني أكسيد الكربون لحركات اهتزازية كبيرة ولا تحتفظ ببنية ثابتة. ومع ذلك، في تجربة تصوير انفجار كولومب ، يمكن استنتاج صورة فورية للبنية الجزيئية. وقد أجريت مثل هذه التجربة ^[21] لثاني أكسيد الكربون. وكانت نتيجة هذه التجربة، واستنتاج الحسابات النظرية ^[22] القائمة على سطح طاقة كامنة أولية للجزيء ، هي أنه لا يوجد أي من الجزيئات في الطور الغازي خطي تمامًا على الإطلاق. وترجع هذه النتيجة غير البديهية بشكل تافه إلى حقيقة أن عنصر حجم الحركة النووية يختفي بالنسبة للهندسة الخطية. ^[22] وهذا هو الحال بالنسبة لجميع الجزيئات باستثناء الجزيئات ثنائية الذرة .

يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء، حيث يشكل بشكل عكسي H2CO3 ( _{حمض الكربونيك} )، وهو حمض ضعيف ، لأن تأينه في الماء غير كامل .

CO2 + _H2O ⇌ _H2CO3​​_​

ثابت توازن الترطيب لحمض الكربونيك عند 25 درجة مئوية هو:

${\displaystyle K_{\mathrm {h} }={\frac {{\ce {[H2CO3]}}}{{\ce {[CO2_{(aq)}]}}}}=1.70\times 10^{-3}}$

ومن ثم، فإن غالبية ثاني أكسيد الكربون لا يتحول إلى حمض الكربونيك، بل يبقى على شكل جزيئات CO2 _، ولا يؤثر على درجة الحموضة.

التركيزات النسبية لـ CO ₂ و H ₂ CO ₃ والأشكال المنزوعة البروتون HCO-3( البيكربونات ) و CO2-3( الكربونات ) تعتمد على الرقم الهيدروجيني . كما هو موضح في مخطط Bjerrum ، في المياه المحايدة أو القلوية قليلاً (الرقم الهيدروجيني > 6.5)، يسود شكل البيكربونات (>50٪) ليصبح الأكثر انتشارًا (>95٪) عند الرقم الهيدروجيني لمياه البحر. في المياه القلوية للغاية (الرقم الهيدروجيني > 10.4)، يكون الشكل السائد (>50٪) هو الكربونات. تحتوي المحيطات، كونها قلوية قليلاً مع الرقم الهيدروجيني النموذجي = 8.2-8.5، على حوالي 120 مجم من البيكربونات لكل لتر.

نظرًا لكونه ثنائي البروتون ، فإن حمض الكربونيك له ثابتان لتفكك الحمض ، الأول للتفكك إلى أيون البيكربونات (يسمى أيضًا كربونات الهيدروجين) ( HCO3 ).-3):

H2CO3 _⇌HCO3​​​-3+ح ⁺

K _a1 = 2.5 × 10 ⁻⁴ مول/لتر؛ p K _a1 = 3.6 عند 25 درجة مئوية. ^[19]

هذا هو ثابت تفكك الحمض الأول الحقيقي ، والذي يتم تعريفه على أنه

${\displaystyle K_{\mathrm {a1} }={\frac {{\ce {[HCO3-][H+]}}}{{\ce {[H2CO3]}}}}}}$

حيث يتضمن المقام فقط H ₂ CO ₃ المرتبط تساهميًا ولا يتضمن CO ₂ المائي (الماء). القيمة الأصغر كثيرًا والمقتبسة غالبًا بالقرب من 4.16 × 10 ⁻⁷ (أو pK _a1 = 6.38) هي قيمة ظاهرة محسوبة على افتراض (غير صحيح) بأن كل CO ₂ المذاب موجود في شكل حمض الكربونيك، بحيث

${\displaystyle K_{\mathrm {a1} }{\rm {(ظاهري)}}={\frac {{\ce {[HCO3-]][H+]}}}{{\ce {[H2CO3] + [CO2_{(aq)}]}}}}}}}$

نظرًا لأن معظم ثاني أكسيد الكربون المذاب _يظل على شكل جزيئات ثاني أكسيد الكربون، _فإن K _a1 (الظاهري) له مقام أكبر بكثير وقيمة أصغر بكثير من K _a1 الحقيقي . ^[23]

أيون البيكربونات هو نوع أمفوتيري يمكن أن يعمل كحمض أو كقاعدة، اعتمادًا على درجة حموضة المحلول. عند درجة حموضة عالية، يتفكك بشكل كبير إلى أيون الكربونات ( CO2)2-3):

هيدروكربونات الصوديوم-3⇌ CO2-3+ح ⁺

K _a2 = 4.69 × 10 ⁻¹¹ مول/لتر؛ ص ك _أ2 = 10.329

في الكائنات الحية، يتم تحفيز إنتاج حمض الكربونيك بواسطة الإنزيم المعروف باسم أنهيدراز الكربونيك .

بالإضافة إلى تغيير حموضته، فإن وجود ثاني أكسيد الكربون في الماء يؤثر أيضًا على خصائصه الكهربائية.

عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في المياه المحلاة، تزداد الموصلية الكهربائية بشكل كبير من أقل من 1 ميكرو سيميز/سم إلى ما يقرب من 30 ميكرو سيميز/سم. وعند تسخينه، يبدأ الماء في فقدان الموصلية الناتجة عن وجود ثاني أكسيد الكربون تدريجيًا ، وهو أمر ملحوظ بشكل خاص عندما تتجاوز درجات الحرارة 30 درجة مئوية. ${\displaystyle \mathrm {CO_{2}} }$

إن اعتماد درجة الحرارة على التوصيل الكهربائي للمياه منزوعة الأيونات بالكامل دون تشبع منخفض نسبيًا فيما يتعلق بهذه البيانات. ${\displaystyle \mathrm {CO_{2}} }$

CO ₂ هو مادة محبة للإلكترونات قوية ذات تفاعلية محبة للإلكترونات قابلة للمقارنة مع البنزالدهيد أو مركبات الكربونيل غير المشبعة α,β المحبة للإلكترونات بقوة . ومع ذلك، على عكس المواد المحبة للإلكترونات ذات التفاعل المماثل، فإن تفاعلات النيوكليوفيلات مع CO ₂ أقل تفضيلاً من الناحية الديناميكية الحرارية وغالبًا ما يكون من الممكن عكسها بدرجة كبيرة. ^[24] يتم استخدام التفاعل العكسي لثاني أكسيد الكربون مع الأمينات لصنع الكاربامات في أجهزة تنقية _ثاني أكسيد الكربون وقد تم اقتراحه كنقطة بداية محتملة لالتقاط الكربون وتخزينه عن طريق معالجة غاز الأمين . فقط المواد المحبة للنواة القوية جدًا، مثل الكربانيونات التي توفرها كواشف غرينيارد ومركبات الليثيوم العضوية تتفاعل مع CO ₂ لإنتاج الكربوكسيلات :

MR + CO ₂ → RCO ₂ M

حيث M = Li أو Mg Br و R = ألكيل أو أريل .

في معقدات ثاني أكسيد الكربون المعدنية ، يعمل ثاني _{أكسيد الكربون} كربيطة ، مما يسهل تحويل ثاني أكسيد الكربون _إلى مواد كيميائية أخرى. ^[25]

إن تحويل _ثاني أكسيد الكربون إلى CO هو في العادة تفاعل صعب وبطيء:

CO ₂ + 2 e ⁻ + 2 H ⁺ → CO + H ₂ O

تبلغ إمكانية الأكسدة والاختزال لهذا التفاعل بالقرب من الرقم الهيدروجيني 7 حوالي -0.53 فولت مقابل قطب الهيدروجين القياسي . يحفز إنزيم أول أكسيد الكربون ديهيدروجينيز المحتوي على النيكل هذه العملية. ^[26]

تستخدم الكائنات ذاتية التغذية الضوئية (أي النباتات والبكتيريا الزرقاء ) الطاقة الموجودة في ضوء الشمس لعملية التمثيل الضوئي للسكريات البسيطة من ثاني أكسيد الكربون _الممتص من الهواء والماء:

ن CO ₂ + ن H ₂ O → (CH ₂ O) _ن + ن O ₂

ثاني أكسيد الكربون عديم اللون. عند التركيزات المنخفضة، يكون الغاز عديم الرائحة؛ ومع ذلك، عند التركيزات العالية بما فيه الكفاية، يكون له رائحة حادة وحامضية. ^[1] عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ، تبلغ كثافة ثاني أكسيد الكربون حوالي 1.98 كجم / م ³ ، أي حوالي 1.53 مرة كثافة الهواء . ^[27]

لا يوجد لثاني أكسيد الكربون حالة سائلة عند ضغوط أقل من 0.51795(10) ميجا باسكال ^[2] (5.11177(99) ضغط جوي ). عند ضغط 1 ضغط جوي (0.101325 ميجا باسكال)، يترسب الغاز مباشرة إلى مادة صلبة عند درجات حرارة أقل من 194.6855(30) كلفن ^{[2] (−78.4645(30) درجة مئوية)} ويتصاعد الصلب مباشرة إلى غاز أعلى من هذه الدرجة من الحرارة. في حالته الصلبة، يُطلق على ثاني أكسيد الكربون عادةً اسم الثلج الجاف .

يتكون ثاني أكسيد الكربون السائل فقط عند ضغوط أعلى من 0.51795(10) ميجا باسكال ^[2] (5.11177(99) ضغط جوي)؛ النقطة الثلاثية لثاني أكسيد الكربون هي 216.592(3) كلفن ^[2] (-56.558(3) درجة مئوية) عند 0.51795(10) ميجا باسكال ^[2] (5.11177(99) ضغط جوي) (انظر مخطط الطور). النقطة الحرجة هي 304.128(15) كلفن ^[2] (30.978(15) درجة مئوية) عند 7.3773(30) ميجا باسكال ^[2] (72.808(30) ضغط جوي). شكل آخر من أشكال ثاني أكسيد الكربون الصلب الذي يُلاحظ عند ضغط مرتفع هو مادة صلبة غير متبلورة تشبه الزجاج. ^[28] يتم إنتاج هذا الشكل من الزجاج، المسمى كاربونيا ، عن طريق التبريد الفائق _لثاني أكسيد الكربون الساخن عند ضغوط شديدة (40-48  جيجاباسكال ، أو حوالي 400000 ضغط جوي) في سندان الماس . أكد هذا الاكتشاف النظرية القائلة بأن ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يوجد في حالة زجاجية مماثلة لأعضاء آخرين من عائلته العنصرية، مثل ثاني أكسيد السيليكون (زجاج السيليكا) وثاني أكسيد الجرمانيوم . ومع ذلك، على عكس زجاج السيليكا وزجاج الجرمانيوم، فإن زجاج الكربونيا ليس مستقرًا عند الضغوط العادية ويعود إلى الغاز عند تحرير الضغط.

عند درجات حرارة وضغوط أعلى من النقطة الحرجة، يتصرف ثاني أكسيد الكربون كسائل فوق الحرج يُعرف بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج .

جدول الخصائص الحرارية والفيزيائية لثاني أكسيد الكربون السائل المشبع: ^{[29] [30]}

درجة الحرارة (درجة مئوية)	الكثافة (كجم/م 3 )	الحرارة النوعية (كيلوجول/(كجم⋅ك))	اللزوجة الحركية (م 2 /ثانية)	الموصلية الحرارية (W/(m⋅K))	الانتشار الحراري (م 2 /ثانية)	رقم براندتل	معامل المرونة الكلي (K^-1) [ يحتاج إلى توضيح ]
-50	1156.34	1.84	1.19 × 10 −7	0.0855	4.02 × 10 −8	2.96
-40	1117.77	1.88	1.18 × 10 −7	0.1011	4.81 × 10 −8	2.46
-30	1076.76	1.97	1.17 × 10 −7	0.1116	5.27 × 10 −8	2.22
-20	1032.39	2.05	1.15 × 10 −7	0.1151	5.45 × 10 −8	2.12
-10	983.38	2.18	1.13 × 10 −7	0.1099	5.13 × 10 −8	2.2
0	926.99	2.47	1.08 × 10 −7	0.1045	4.58 × 10 −8	2.38
10	860.03	3.14	1.01 × 10 −7	0.0971	3.61 × 10 −8	2.8
20	772.57	5	9.10 × 10 −8	0.0872	2.22 × 10 −8	4.1	1.40 × 10 −2 [ مطلوب توضيح ]
30	597.81	36.4	8.00 × 10 −8	0.0703	0.279 × 10 −8	28.7

جدول الخواص الحرارية والفيزيائية لثاني أكسيد الكربون (CO2 ₎ عند الضغط الجوي: ^{[29] [30]}

درجة الحرارة (ك)	الكثافة (كجم/م 3 )	الحرارة النوعية (كيلوجول/(كجم⋅°م))	اللزوجة الديناميكية (كجم/(م⋅ثانية))	اللزوجة الحركية (م 2 /ثانية)	الموصلية الحرارية (W/(m⋅°C))	الانتشار الحراري (م 2 /ثانية)	رقم براندتل
220	2.4733	0.783	1.11 × 10 −5	4.49 × 10 −6	0.010805	5.92 × 10 −6	0.818
250	2.1657	0.804	1.26 × 10 −5	5.81 × 10 −6	0.012884	7.40 × 10 −6	0.793
300	1.7973	0.871	1.50 × 10 −5	8.32 × 10 −6	0.016572	1.06 × 10 −5	0.77
350	1.5362	0.9	1.72 × 10 −5	1.12 × 10 −5	0.02047	1.48 × 10 −5	0.755
400	1.3424	0.942	1.93 × 10 −5	1.44 × 10 −5	0.02461	1.95 × 10 −5	0.738
450	1.1918	0.98	2.13 × 10 −5	1.79 × 10 −5	0.02897	2.48 × 10 −5	0.721
500	1.0732	1.013	2.33 × 10 −5	2.17 × 10 −5	0.03352	3.08 × 10 −5	0.702
550	0.9739	1.047	2.51 × 10 −5	2.57 × 10 −5	0.03821	3.75 × 10 −5	0.685
600	0.8938	1.076	2.68 × 10 −5	3.00 × 10 −5	0.04311	4.48 × 10 −5	0.668
650	0.8143	1.1	2.88 × 10 −5	3.54 × 10 −5	0.0445	4.97 × 10 −5	0.712
700	0.7564	1.13	3.05 × 10 −5	4.03 × 10 −5	0.0481	5.63 × 10 −5	0.717
750	0.7057	1.15	3.21 × 10 −5	4.55 × 10 −5	0.0517	6.37 × 10 −5	0.714
800	0.6614	1.17	3.37 × 10 −5	5.10 × 10 −5	0.0551	7.12 × 10 −5	0.716

ثاني أكسيد الكربون هو أحد المنتجات النهائية للتنفس الخلوي في الكائنات الحية التي تحصل على الطاقة عن طريق تحليل السكريات والدهون والأحماض الأمينية بالأكسجين كجزء من عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها . وهذا يشمل جميع النباتات والطحالب والحيوانات والفطريات والبكتيريا الهوائية . في الفقاريات ، ينتقل ثاني أكسيد الكربون في الدم من أنسجة الجسم إلى الجلد (مثل البرمائيات ) أو الخياشيم (مثل الأسماك )، حيث يذوب في الماء، أو إلى الرئتين حيث يتم زفيره. أثناء عملية التمثيل الضوئي النشطة، يمكن للنباتات امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أكثر مما تطلقه أثناء التنفس.

تثبيت الكربون هو عملية كيميائية حيوية يتم من خلالها دمج ثاني أكسيد الكربون الجوي بواسطة النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء في جزيئات عضوية غنية بالطاقة مثل الجلوكوز ، وبالتالي إنشاء غذائها الخاص عن طريق التمثيل الضوئي. يستخدم التمثيل الضوئي ثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج السكريات التي يمكن بناء مركبات عضوية أخرى منها ، ويتم إنتاج الأكسجين كمنتج ثانوي.

ريبولوز-1،5-ثنائي فوسفات كاربوكسيلاز أوكسجيناز ، والمختصر عادة إلى RuBisCO، هو الإنزيم المشارك في الخطوة الرئيسية الأولى لتثبيت الكربون، وإنتاج جزيئين من 3-فوسفوجليسيرات من CO2 _{وريبولوز} ثنائي الفوسفات ، كما هو موضح في الرسم البياني على اليسار.

يُعتقد أن RuBisCO هو البروتين الأكثر وفرة على وجه الأرض. ^[31]

تستخدم الكائنات الضوئية منتجات التمثيل الضوئي كمصدر غذائي داخلي وكمواد خام للتخليق الحيوي لجزيئات عضوية أكثر تعقيدًا، مثل السكريات المتعددة والأحماض النووية والبروتينات. تُستخدم هذه الجزيئات لنموها الخاص، وأيضًا كأساس لسلاسل الغذاء والشبكات التي تغذي الكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك الحيوانات مثلنا. بعض الكائنات الضوئية المهمة، الكوكوليثوفور، تقوم بتخليق قشور كربونات الكالسيوم الصلبة . ^[32] أحد الأنواع المهمة عالميًا من الكوكوليثوفور هو إميليانيا هوكسلي، حيث شكلت قشور الكالسيت الأساس للعديد من الصخور الرسوبية مثل الحجر الجيري ، حيث يمكن أن يظل الكربون الجوي سابقًا ثابتًا لفترات زمنية جيولوجية.

يمكن للنباتات أن تنمو أسرع بنسبة 50% في تركيزات 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون _مقارنة بالظروف المحيطة، على الرغم من أن هذا يفترض عدم حدوث تغيير في المناخ وعدم وجود قيود على العناصر الغذائية الأخرى. ^{[33] تتسبب مستويات} _ثاني أكسيد الكربون المرتفعة في زيادة النمو مما ينعكس في الغلة القابلة للحصاد للمحاصيل، حيث أظهرت القمح والأرز وفول الصويا زيادة في الغلة بنسبة 12-14% تحت تركيزات _ثاني أكسيد الكربون المرتفعة في تجارب FACE. ^{[34] [35]}

تؤدي زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي _إلى انخفاض عدد الثغور النامية على النباتات ^[36] مما يؤدي إلى تقليل استخدام المياه وزيادة كفاءة استخدام المياه . ^[37] أظهرت الدراسات التي تستخدم FACE أن إثراء ثاني أكسيد _{الكربون} يؤدي إلى انخفاض تركيزات العناصر الغذائية الدقيقة في نباتات المحاصيل. ^[38] قد يكون لهذا تأثيرات غير مباشرة على أجزاء أخرى من النظم البيئية حيث ستحتاج الحيوانات العاشبة إلى تناول المزيد من الطعام للحصول على نفس كمية البروتين. ^[39]

يمكن أيضًا تغيير تركيز المستقلبات الثانوية مثل الفينيل بروبانويد والفلافونويد في النباتات المعرضة لتركيزات عالية من _ثاني أكسيد الكربون . ^{[40] [41} ]

كما تنبعث من النباتات ثاني أكسيد الكربون _أثناء التنفس، وبالتالي فإن غالبية النباتات والطحالب، التي تستخدم عملية التمثيل الضوئي C3 ، لا تمتص سوى الكربون الصافي أثناء النهار. وعلى الرغم من أن الغابة النامية تمتص أطنانًا عديدة من ثاني أكسيد الكربون _كل عام، فإن الغابة الناضجة ستنتج نفس كمية ثاني أكسيد الكربون _من التنفس وتحلل العينات الميتة (على سبيل المثال، الفروع المتساقطة) المستخدمة في عملية التمثيل الضوئي في النباتات النامية. ^[42] وعلى عكس الرأي السائد منذ فترة طويلة بأنها محايدة للكربون، يمكن للغابات الناضجة أن تستمر في تراكم الكربون ^[43] وتظل بمثابة أحواض كربون قيمة ، مما يساعد في الحفاظ على توازن الكربون في الغلاف الجوي للأرض. بالإضافة إلى ذلك، وهو أمر بالغ الأهمية للحياة على الأرض، تستهلك عملية التمثيل الضوئي بواسطة العوالق النباتية ثاني أكسيد الكربون المذاب _في المحيط العلوي وبالتالي تعزز امتصاص ثاني أكسيد الكربون _من الغلاف الجوي. ^[44]

يتراوح محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء النقي (في المتوسط ​​بين مستوى سطح البحر ومستوى 10 كيلو باسكال، أي على ارتفاع حوالي 30 كم (19 ميلًا)) بين 0.036% (360 جزء في المليون) و0.041% (412 جزء في المليون)، اعتمادًا على الموقع. ^[46]

_ثاني أكسيد الكربون هو غاز خانق ولا يتم تصنيفه على أنه سام أو ضار وفقًا لمعايير النظام العالمي المنسق لتصنيف ووسم المواد الكيميائية للجنة الاقتصادية للأمم المتحدة لأوروبا باستخدام إرشادات منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية لاختبار المواد الكيميائية . في تركيزات تصل إلى 1٪ (10000 جزء في المليون)، فإنه سيجعل بعض الناس يشعرون بالنعاس ويعطي الرئتين شعورًا بالاختناق. ^[45] قد تسبب تركيزات من 7٪ إلى 10٪ (70000 إلى 100000 جزء في المليون) الاختناق، حتى في وجود كمية كافية من الأكسجين، ويتجلى ذلك في الدوخة والصداع وضعف البصر والسمع وفقدان الوعي في غضون بضع دقائق إلى ساعة. ^[47] يتم تجميع التأثيرات الفسيولوجية للتعرض الحاد لثاني أكسيد الكربون معًا تحت مصطلح فرط ثاني أكسيد الكربون ، وهو مجموعة فرعية من الاختناق .

نظرًا لأنه أثقل من الهواء، ففي الأماكن التي يتسرب فيها الغاز من الأرض (بسبب النشاط البركاني أو الحراري الأرضي تحت السطح) بتركيزات عالية نسبيًا، دون التأثيرات المشتتة للرياح، يمكن أن يتجمع في أماكن محمية/مخفية تحت مستوى سطح الأرض المتوسط، مما يتسبب في اختناق الحيوانات الموجودة فيها. ثم يتم قتل الحيوانات التي تتغذى على الجيف والتي تنجذب إلى الجثث. قُتل الأطفال بنفس الطريقة بالقرب من مدينة غوما بسبب انبعاثات _ثاني أكسيد الكربون من بركان جبل نيراجونجو القريب . ^[48] المصطلح السواحلي لهذه الظاهرة هو مازوكو .

يحدث التكيف مع التركيزات المتزايدة من ثاني أكسيد الكربون _لدى البشر، بما في ذلك تعديل التنفس وإنتاج بيكربونات الكلى، من أجل موازنة آثار تحمض الدم ( الحماض ). اقترحت العديد من الدراسات أنه يمكن استخدام تركيزات مستلهمة بنسبة 2.0 في المائة للمساحات الهوائية المغلقة (مثل الغواصة ) لأن التكيف فسيولوجي وقابل للعكس، حيث لا يحدث تدهور في الأداء أو في النشاط البدني الطبيعي عند هذا المستوى من التعرض لمدة خمسة أيام. ^{[49] [50]} ومع ذلك، تظهر دراسات أخرى انخفاضًا في الوظيفة الإدراكية حتى عند مستويات أقل بكثير. ^{[51] [52] أيضًا، مع} الحماض التنفسي المستمر ، لن تتمكن آليات التكيف أو التعويض من عكس الحالة.

هناك دراسات قليلة حول التأثيرات الصحية للتعرض المستمر طويل الأمد لثاني أكسيد الكربون _على البشر والحيوانات بمستويات أقل من 1٪. تم تحديد حدود التعرض المهني لثاني أكسيد الكربون في الولايات المتحدة عند 0.5٪ (5000 جزء في المليون) لفترة ثماني ساعات. _[ ^53] عند هذا التركيز من ثاني أكسيد الكربون، _{عانى طاقم} محطة الفضاء الدولية من الصداع والخمول والبطء العقلي والتهيج العاطفي واضطراب النوم. ^[54] أظهرت الدراسات التي أجريت على الحيوانات عند 0.5٪ من ثاني أكسيد الكربون _تكلس الكلى وفقدان العظام بعد ثمانية أسابيع من التعرض. [ ^55] أظهرت دراسة أجريت على البشر الذين تعرضوا في جلسات مدتها 2.5 ساعة تأثيرات سلبية كبيرة على القدرات المعرفية عند تركيزات منخفضة تصل إلى 0.1٪ (1000  جزء في المليون) من ثاني أكسيد الكربون _ويرجع ذلك على الأرجح إلى زيادة تدفق الدم الدماغي الناجم عن ثاني أكسيد الكربون. _[ ^51] لاحظت دراسة أخرى انخفاضًا في مستوى النشاط الأساسي واستخدام المعلومات عند 1000 جزء في المليون، مقارنة بـ 500 جزء في المليون. ^[52]

ومع ذلك، وجدت مراجعة للأدبيات أن مجموعة فرعية موثوقة من الدراسات حول ظاهرة ثاني أكسيد الكربون التي تسبب ضعف الإدراك لا تظهر سوى تأثير ضئيل على اتخاذ القرار على مستوى عالٍ (بالنسبة للتركيزات التي تقل عن 5000 جزء في المليون). وقد اختلطت معظم الدراسات بسبب تصميمات الدراسة غير الكافية، والراحة البيئية، وعدم اليقين في جرعات التعرض والتقييمات المعرفية المختلفة المستخدمة. ^[56] وبالمثل، تعرضت دراسة حول تأثيرات تركيز _ثاني أكسيد الكربون في خوذات الدراجات النارية لانتقادات بسبب منهجيتها المشكوك فيها في عدم ملاحظة التقارير الذاتية لراكبي الدراجات النارية وأخذ القياسات باستخدام الدمى. علاوة على ذلك، عندما تم تحقيق ظروف طبيعية للدراجات النارية (مثل سرعات الطرق السريعة أو المدينة) أو تم رفع حاجب الشمس، انخفض تركيز ثاني أكسيد الكربون _إلى مستويات آمنة (0.2٪). ^{[57] [58]}

المبادئ التوجيهية العامة بشأن تأثيرات تركيز _{ثاني أكسيد الكربون في الأماكن المغلقة}

تركيز	ملحوظة
280 جزء في المليون	مستويات ما قبل الصناعة
421 جزء في المليون	المستويات الحالية (مايو 2022)
700 جزء في المليون	توصية ASHRAE [59]
5000 جزء في المليون	حد التعرض للولايات المتحدة الأمريكية 8 ساعات [53]
10000 جزء في المليون	ضعف الإدراك، حد التعرض الطويل الأمد في كندا [45]
10000-20000 جزء في المليون	النعاس [47]
20000-50000 جزء في المليون	الصداع، النعاس، ضعف التركيز، فقدان الانتباه، الغثيان الطفيف ممكن أيضًا [53]

التهوية السيئة هي أحد الأسباب الرئيسية لتركيزات ثاني أكسيد الكربون المفرطة _في الأماكن المغلقة، مما يؤدي إلى سوء جودة الهواء الداخلي . تُستخدم أحيانًا الفروق بين ثاني أكسيد الكربون والتركيزات الخارجية في ظل ظروف الحالة المستقرة (عندما تكون مدة تشغيل نظام الإشغال والتهوية طويلة بما يكفي لاستقرار تركيز _ثاني أكسيد الكربون ) لتقدير معدلات التهوية للشخص الواحد. ^{[60] ترتبط تركيزات} _ثاني أكسيد الكربون الأعلى بصحة شاغلي المبنى وراحتهم وتدهور أدائهم. ^{[61] [62] قد تؤدي معدلات التهوية وفقًا لمعيار} ASHRAE 62.1-2007 إلى تركيزات داخلية تصل إلى 2100 جزء في المليون فوق الظروف الخارجية المحيطة. وبالتالي، إذا كان التركيز الخارجي 400 جزء في المليون، فقد تصل التركيزات الداخلية إلى 2500 جزء في المليون بمعدلات تهوية تلبي معيار الإجماع الصناعي هذا. يمكن العثور على تركيزات في الأماكن سيئة التهوية أعلى من ذلك (نطاق 3000 أو 4000 جزء في المليون).

كان عمال المناجم، الذين هم أكثر عرضة للتعرض للغاز بسبب عدم كفاية التهوية، يطلقون على مخاليط ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين اسم " الرطوبة السوداء " أو "رطوبة الاختناق" أو "الخناق". وقبل تطوير تقنيات أكثر فعالية، كان عمال المناجم يراقبون بشكل متكرر المستويات الخطيرة من الرطوبة السوداء والغازات الأخرى في أعمدة المناجم من خلال إحضار طائر الكناري معهم أثناء العمل. والكناري أكثر حساسية للغازات الخانقة من البشر، وعندما يفقد وعيه يتوقف عن الغناء ويسقط من على جثمه. كما يمكن لمصباح ديفي اكتشاف المستويات العالية من الرطوبة السوداء (التي تغرق وتتجمع بالقرب من الأرض) من خلال حرقها بشكل أقل سطوعًا، في حين أن الميثان ، وهو غاز خانق آخر وخطر انفجار، من شأنه أن يجعل المصباح يحترق بشكل أكثر سطوعًا.

في فبراير 2020، توفي ثلاثة أشخاص اختناقًا في حفلة في موسكو عندما تمت إضافة الثلج الجاف ( _ثاني أكسيد الكربون المجمد ) إلى حمام السباحة لتبريده. ^[63] وقع حادث مماثل في عام 2018 عندما توفيت امرأة بسبب أبخرة _ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من كمية كبيرة من الثلج الجاف التي كانت تنقلها في سيارتها. ^[64]

يقضي البشر وقتًا أطول وأطول في جو محصور (حوالي 80-90٪ من الوقت في مبنى أو مركبة). وفقًا للوكالة الفرنسية للأغذية والصحة والسلامة البيئية والمهنية (ANSES) ومختلف الجهات الفاعلة في فرنسا، فإن معدل _ثاني أكسيد الكربون في الهواء الداخلي للمباني (المرتبط بإشغال الإنسان أو الحيوان ووجود منشآت الاحتراق )، المرجح بتجديد الهواء، "عادةً ما يكون بين حوالي 350 و 2500 جزء في المليون". ^[65]

في المنازل والمدارس والحضانات والمكاتب، لا توجد علاقات منهجية بين مستويات _ثاني أكسيد الكربون والملوثات الأخرى، وثاني أكسيد الكربون الداخلي _ليس من الناحية الإحصائية مؤشرًا جيدًا للملوثات المرتبطة بحركة المرور على الطرق الخارجية (أو الهواء، إلخ). ^[66] _ثاني أكسيد الكربون هو المعلمة التي تتغير بشكل أسرع (مع مستويات الرطوبة والأكسجين عندما يتجمع البشر أو الحيوانات في غرفة مغلقة أو سيئة التهوية). في البلدان الفقيرة، تعد العديد من المواقد المفتوحة مصادر لثاني أكسيد الكربون _وأول أكسيد الكربون المنبعث مباشرة في البيئة المعيشية. ^[67]

يمكن أن تصل تركيزات ثاني أكسيد الكربون المحلية إلى قيم عالية بالقرب من المصادر القوية، وخاصة تلك المعزولة بالتضاريس المحيطة. في ينبوع بوسوليتو الساخن بالقرب من رابولانو تيرمي في توسكانا بإيطاليا، الواقع في منخفض على شكل وعاء يبلغ قطره حوالي 100 متر (330 قدمًا)، ترتفع تركيزات ثاني أكسيد الكربون _إلى أكثر من 75٪ بين عشية وضحاها، وهو ما يكفي لقتل الحشرات والحيوانات الصغيرة. بعد شروق الشمس، ينتشر الغاز عن طريق الحمل الحراري. [ ^68] يُعتقد أن التركيزات العالية من ثاني أكسيد الكربون _{الناتجة} عن اضطراب مياه البحيرة العميقة المشبعة بثاني أكسيد الكربون _تسببت في وفاة 37 شخصًا في بحيرة مونون بالكاميرون في عام 1984 و1700 ضحية في بحيرة نيوس بالكاميرون في عام 1986. ^[69]

النطاقات المرجعية أو المتوسطات للضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون (المختصر pCO ₂ )

حجرة الدم	( كيلو باسكال )	( مم زئبق )
ثاني أكسيد الكربون في الدم الوريدي	5.5–6.8	41–51 [70]
ضغوط الغازات السنخية الرئوية	4.8	36
ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني	4.7–6.0	35–45 [70]

ينتج الجسم ما يقرب من 2.3 رطل (1.0 كجم) من ثاني أكسيد الكربون يوميًا للشخص الواحد، ^[71] ويحتوي على 0.63 رطل (290 جرامًا) من الكربون.في البشر، يتم نقل ثاني أكسيد الكربون هذا عبر الجهاز الوريدي ويتم إخراجه من خلال الرئتين، مما يؤدي إلى انخفاض التركيزات في الشرايين . غالبًا ما يتم إعطاء محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم على أنه الضغط الجزئي ، وهو الضغط الذي كان ليحدثه ثاني أكسيد الكربون إذا احتل وحده الحجم. ^[72] في البشر، تظهر محتويات ثاني أكسيد الكربون في الدم في الجدول المجاور.

_{ينتقل ثاني} أكسيد الكربون في الدم بثلاث طرق مختلفة. وتختلف النسب المئوية الدقيقة بين الدم الشرياني والدم الوريدي.

• يتم تحويل الأغلبية (حوالي 70% إلى 80%) إلى أيونات البيكربونات HCO3-3بواسطة إنزيم الكربونيك أنهيدراز الموجود في خلايا الدم الحمراء، ^[73] عن طريق التفاعل:

CO ₂ + _H2O → H2 _CO 3 _→ H ⁺ + HCO-3

• يذوب 5-10% في بلازما الدم ^[73]
• 5-10% يرتبط بالهيموجلوبين كمركبات كاربامينية [ 73 ^]

الهيموجلوبين ، الجزيء الرئيسي الذي يحمل الأكسجين في خلايا الدم الحمراء ، يحمل كلًا من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون _{المرتبط} بالهيموجلوبين لا يرتبط بنفس الموقع الذي يرتبط به الأكسجين. بدلاً من ذلك، فإنه يتحد مع المجموعات الطرفية الأمينية على سلاسل الغلوبين الأربعة. ومع ذلك، نظرًا للتأثيرات التآزرية على جزيء الهيموجلوبين، فإن ارتباط ثاني أكسيد الكربون _يقلل من كمية الأكسجين المرتبطة بضغط جزئي معين للأكسجين. يُعرف هذا باسم تأثير هالدين ، وهو مهم في نقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين. وعلى العكس من ذلك، فإن ارتفاع الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون _أو انخفاض الرقم الهيدروجيني سيؤدي إلى تفريغ الأكسجين من الهيموجلوبين، وهو ما يُعرف باسم تأثير بور .

يعد ثاني أكسيد الكربون أحد وسطاء التنظيم الذاتي المحلي لإمدادات الدم. فإذا كان تركيزه مرتفعًا، تتوسع الشعيرات الدموية للسماح بتدفق دم أكبر إلى هذا النسيج. ^[74]

تعتبر أيونات البيكربونات ضرورية لتنظيم درجة حموضة الدم. يؤثر معدل تنفس الشخص على مستوى _ثاني أكسيد الكربون في دمه. يؤدي التنفس البطيء جدًا أو الضحل إلى حموضة الجهاز التنفسي ، بينما يؤدي التنفس السريع جدًا إلى فرط التنفس ، مما قد يسبب قلاء الجهاز التنفسي . ^[75]

على الرغم من أن الجسم يحتاج إلى الأكسجين لعملية التمثيل الغذائي، إلا أن مستويات الأكسجين المنخفضة لا تحفز التنفس عادةً. بل يتم تحفيز التنفس من خلال مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون. ونتيجة لذلك، فإن استنشاق الهواء منخفض الضغط أو خليط غازي لا يحتوي على أكسجين على الإطلاق (مثل النيتروجين النقي) يمكن أن يؤدي إلى فقدان الوعي دون الشعور بالجوع للهواء على الإطلاق . وهذا أمر خطير بشكل خاص بالنسبة للطيارين المقاتلين على ارتفاعات عالية. وهذا هو السبب أيضًا في أن المضيفات الجويات يوجهن الركاب، في حالة فقدان ضغط المقصورة، إلى وضع قناع الأكسجين على أنفسهم أولاً قبل مساعدة الآخرين؛ وإلا فإن المرء يخاطر بفقدان الوعي. ^[73]

تحاول مراكز التنفس الحفاظ على ضغط _ثاني أكسيد الكربون الشرياني عند 40  ملم زئبقي . مع فرط التنفس المتعمد، قد ينخفض ​​محتوى ثاني أكسيد الكربون _في الدم الشرياني إلى 10-20 ملم زئبقي (يتأثر محتوى الأكسجين في الدم قليلاً)، وتقل الرغبة في التنفس. هذا هو السبب في أن المرء قد يحبس أنفاسه لفترة أطول بعد فرط التنفس مقارنة بعدم فرط التنفس. وهذا يحمل خطر فقدان الوعي قبل أن تصبح الحاجة إلى التنفس ساحقة، وهذا هو السبب في أن فرط التنفس خطير بشكل خاص قبل الغوص الحر. ^[76]

يذوب ثاني أكسيد الكربون في المحيط ليشكل حمض الكربونيك ( _H2CO3 ) والبيكربونات ₍ HCO3 )-3)، والكربونات ( CO2-3). هناك حوالي خمسين ضعف كمية ثاني أكسيد الكربون المذابة في المحيطات مقارنة بما هو موجود في الغلاف الجوي. تعمل المحيطات كمصرف ضخم للكربون ، وقد استوعبت حوالي ثلث ثاني أكسيد الكربون _{المنبعث} من النشاط البشري. ^[90]

يتم أيضًا إدخال ثاني أكسيد الكربون إلى المحيطات من خلال الفتحات الحرارية المائية. تنتج فتحة شامبانيا الحرارية المائية الموجودة في بركان إيفوكو الشمالي الغربي في خندق ماريانا ثاني أكسيد الكربون السائل النقي تقريبًا، وهو أحد موقعين معروفين فقط في العالم اعتبارًا من عام 2004، والآخر يقع في حوض أوكيناوا . ^[98] تم الإبلاغ عن العثور على بحيرة تحت الماء من ثاني أكسيد الكربون السائل في حوض أوكيناوا في عام 2006. ^[99]

ثاني أكسيد الكربون هو أحد المنتجات الثانوية لتخمير السكر في تخمير البيرة والويسكي والمشروبات الكحولية الأخرى وفي إنتاج الإيثانول الحيوي . تقوم الخميرة باستقلاب السكر لإنتاج _ثاني أكسيد الكربون والإيثانول ، المعروف أيضًا باسم الكحول، على النحو التالي :

C ₆ H ₁₂ O ₆ → 2 CO ₂ + 2 CH ₃ CH ₂ OH

تنتج جميع الكائنات الحية الهوائية _ثاني أكسيد الكربون عندما تؤكسد الكربوهيدرات والأحماض الدهنية والبروتينات . إن العدد الكبير من التفاعلات المعنية معقد للغاية ولا يمكن وصفه بسهولة. راجع التنفس الخلوي والتنفس اللاهوائي والتمثيل الضوئي . معادلة تنفس الجلوكوز والسكريات الأحادية الأخرى هي :

ج ₆ ح ₁₂ يا ₆ + 6 يا ₂ → 6 كو ₂ + 6 ح ₂ يا

تقوم الكائنات اللاهوائية بتحلل المواد العضوية لإنتاج الميثان وثاني أكسيد الكربون مع آثار من مركبات أخرى. ^[100] وبغض النظر عن نوع المادة العضوية، فإن إنتاج الغازات يتبع نمطًا حركيًا محددًا جيدًا . يشكل ثاني أكسيد الكربون حوالي 40-45٪ من الغاز المنبعث من التحلل في مكبات النفايات (يُطلق عليه " غاز مكب النفايات "). معظم النسبة المتبقية 50-55٪ هي الميثان. ^[101]

يمكن الحصول على ثاني أكسيد الكربون بالتقطير من الهواء، ولكن هذه الطريقة غير فعّالة. وعلى المستوى الصناعي، يعتبر ثاني أكسيد الكربون في الغالب منتجًا نفايات غير مستردة، ويتم إنتاجه من خلال عدة طرق يمكن ممارستها بمقاييس مختلفة. ^[102]

يؤدي احتراق جميع أنواع الوقود التي تحتوي على الكربون ، مثل الميثان ( الغاز الطبيعي )، ومقطرات البترول ( البنزين والديزل والكيروسين والبروبان )، والفحم، والخشب، والمواد العضوية العامة إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون، وباستثناء الكربون النقي، ينتج الماء. على سبيل المثال ، التفاعل الكيميائي بين الميثان والأكسجين :

CH ₄ + 2 O ₂ → CO ₂ + 2 H ₂ O

يتم اختزال الحديد من أكاسيده باستخدام الفحم في فرن الصهر ، مما ينتج عنه الحديد الخام وثاني أكسيد الكربون: ^[103]

Fe ₂ O ₃ + 3 CO → 3 CO ₂ + 2 Fe

ثاني أكسيد الكربون هو منتج ثانوي للإنتاج الصناعي للهيدروجين عن طريق الإصلاح بالبخار وتفاعل تحول الغاز المائي في إنتاج الأمونيا . تبدأ هذه العمليات بتفاعل الماء والغاز الطبيعي (الميثان بشكل أساسي). ^[104] يعد هذا مصدرًا رئيسيًا لثاني أكسيد الكربون الصالح للأكل للاستخدام في كربنة البيرة والمشروبات الغازية ، ويستخدم أيضًا لتخدير الحيوانات مثل الدواجن . في صيف عام 2018، نشأ نقص في ثاني أكسيد الكربون لهذه الأغراض في أوروبا بسبب الإغلاق المؤقت للعديد من مصانع الأمونيا للصيانة. ^[105]

يتم إنتاجه عن طريق التحلل الحراري للحجر الجيري، CaCO3 عن طريق التسخين ( التكليس ) عند حوالي 850 درجة مئوية ₍ 1560 درجة فهرنهايت)، في تصنيع الجير الحي ( أكسيد الكالسيوم ، CaO)، وهو مركب له العديد من الاستخدامات الصناعية:

CaCO3 _→ CaO + _CO2

تحرر الأحماض ثاني أكسيد الكربون _من معظم كربونات المعادن، وبالتالي يمكن الحصول عليه مباشرة من ينابيع ثاني أكسيد الكربون الطبيعية ، حيث يتم إنتاجه بتأثير الماء الحمضي على الحجر الجيري أو الدولوميت . يظهر التفاعل بين حمض الهيدروكلوريك وكربونات الكالسيوم (الحجر الجيري أو الطباشير) أدناه:

CaCO3 _{+ 2} HCl → _CaCl2 + _H2CO3

يتحلل حمض الكربونيك ( H2CO3 ) بعد _ذلك إلى الماء _و CO2 _:

H ₂ CO ₃ → CO ₂ + H ₂ O

تصاحب مثل هذه التفاعلات الرغوة أو الفقاعات، أو كليهما، عند إطلاق الغاز. ولها استخدامات واسعة النطاق في الصناعة لأنها يمكن استخدامها لتحييد تيارات الأحماض العادمة.

يستخدم ثاني أكسيد الكربون في صناعة الأغذية وصناعة النفط والصناعة الكيميائية. ^[102] يستخدم المركب في العديد من الاستخدامات التجارية، ولكن أحد أعظم استخداماته كمادة كيميائية هو في إنتاج المشروبات الغازية؛ فهو يوفر اللمعان في المشروبات الغازية مثل مياه الصودا والبيرة والنبيذ الفوار.

This section needs expansion. You can help by adding to it. (July 2014)

في الصناعة الكيميائية، يتم استهلاك ثاني أكسيد الكربون بشكل أساسي كمكون في إنتاج اليوريا ، مع استخدام جزء أصغر لإنتاج الميثانول ومجموعة من المنتجات الأخرى. ^[106] يتم تحضير بعض مشتقات الأحماض الكربوكسيلية مثل ساليسيلات الصوديوم باستخدام _ثاني أكسيد الكربون عن طريق تفاعل كولبي-شميت . ^[107]

بالإضافة إلى العمليات التقليدية التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون _لإنتاج المواد الكيميائية، يتم أيضًا استكشاف الأساليب الكهروكيميائية على مستوى البحث. وعلى وجه الخصوص، يعد استخدام الطاقة المتجددة لإنتاج الوقود من ثاني أكسيد الكربون ₍ مثل الميثانول) أمرًا جذابًا حيث يمكن أن يؤدي هذا إلى إنتاج وقود يمكن نقله واستخدامه بسهولة ضمن تقنيات الاحتراق التقليدية ولكن لا ينتج عنه انبعاثات صافية من ثاني أكسيد الكربون _. [ ^108]

تحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لإجراء عملية التمثيل الضوئي. قد يتم إثراء أجواء البيوت الزجاجية (إذا كانت كبيرة الحجم) بالمزيد من ثاني أكسيد الكربون _لدعم وزيادة معدل نمو النباتات. ^{[109] [110]} عند تركيزات عالية جدًا (100 ضعف التركيز الجوي، أو أكثر)، يمكن أن يكون ثاني أكسيد الكربون سامًا للحياة الحيوانية، لذا فإن رفع التركيز إلى 10000 جزء في المليون (1٪) أو أعلى لعدة ساعات سيقضي على الآفات مثل الذباب الأبيض وسوس العنكبوت في البيوت الزجاجية. ^[111] تستجيب بعض النباتات بشكل أكثر إيجابية لارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون من غيرها، مما قد يؤدي إلى تحولات في نظام الغطاء النباتي مثل تعدي النباتات الخشبية . ^[112]

ثاني أكسيد الكربون هو مادة مضافة للغذاء تستخدم كوقود ومنظم للحموضة في صناعة الأغذية. وقد تمت الموافقة على استخدامه في الاتحاد الأوروبي ^[113] (مدرج برقم E290)، والولايات المتحدة، ^[114] وأستراليا ونيوزيلندا ^[115] (مدرج برقم INS 290).

يتم ضغط حلوى تسمى Pop Rocks بغاز ثاني أكسيد الكربون ^[116] عند حوالي 4000  كيلو باسكال (40  بار ؛ 580  رطل / بوصة مربعة ). عند وضعها في الفم، تذوب (تمامًا مثل الحلوى الصلبة الأخرى) وتطلق فقاعات الغاز مع فرقعة مسموعة.

تتسبب عوامل التخمير في ارتفاع العجين عن طريق إنتاج ثاني أكسيد الكربون. ^{[117] تنتج} خميرة الخباز ثاني أكسيد الكربون عن طريق تخمير السكريات داخل العجين، بينما تطلق عوامل التخمير الكيميائية مثل مسحوق الخبز وصودا الخبز ثاني أكسيد الكربون عند تسخينها أو عند تعرضها للأحماض .

يستخدم ثاني أكسيد الكربون لإنتاج المشروبات الغازية والمياه الغازية . تقليديًا، جاءت عملية كربنة البيرة والنبيذ الفوار من خلال التخمير الطبيعي، لكن العديد من الشركات المصنعة تكربن هذه المشروبات بثاني أكسيد الكربون المستعاد من عملية التخمير. في حالة البيرة المعبأة في زجاجات وبراميل، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة هي الكربنة بثاني أكسيد الكربون المعاد تدويره. باستثناء البيرة الحقيقية البريطانية ، يتم نقل البيرة المسحوبة عادةً من البراميل في غرفة باردة أو قبو إلى صنابير التوزيع على البار باستخدام ثاني أكسيد الكربون المضغوط، الممزوج أحيانًا بالنيتروجين.

إن طعم مياه الصودا (والأحاسيس المرتبطة بالطعم في المشروبات الغازية الأخرى) هو تأثير لثاني أكسيد الكربون المذاب وليس فقاعات الغاز المتفجرة. يحول أنزيم الكربونيك أنهيدراز 4 ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الكربونيك مما يؤدي إلى طعم حامض ، كما أن ثاني أكسيد الكربون المذاب يحفز استجابة حسية جسدية . ^[118]

غالبًا ما يستخدم ثاني أكسيد الكربون على شكل ثلج جاف أثناء مرحلة النقع البارد في صناعة النبيذ لتبريد مجموعات العنب بسرعة بعد قطفها للمساعدة في منع التخمير التلقائي بواسطة الخميرة البرية . الميزة الرئيسية لاستخدام الثلج الجاف بدلاً من الثلج المائي هي أنه يبرد العنب دون إضافة أي ماء إضافي قد يقلل من تركيز السكر في عصير العنب ، وبالتالي تركيز الكحول في النبيذ النهائي. يستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا لإنشاء بيئة خالية من الأكسجين للنقع الكربوني ، وهي العملية المستخدمة لإنتاج نبيذ بوجوليه .

يستخدم ثاني أكسيد الكربون أحيانًا لملء زجاجات النبيذ أو غيرها من أوعية التخزين مثل البراميل لمنع الأكسدة، على الرغم من أنه يعاني من مشكلة تتمثل في أنه يمكن أن يذوب في النبيذ، مما يجعل النبيذ الساكن سابقًا فوارًا بعض الشيء. لهذا السبب، يفضل صانعو النبيذ المحترفون استخدام غازات أخرى مثل النيتروجين أو الأرجون لهذه العملية.

غالبًا ما يستخدم ثاني أكسيد الكربون "لصعق" الحيوانات قبل الذبح. ^[119] قد تكون تسمية "الصعق" خاطئة، حيث لا يتم صعق الحيوانات على الفور وقد تعاني من ضائقة. ^{[120] [121]}

ثاني أكسيد الكربون هو أحد أكثر الغازات المضغوطة استخدامًا في الأنظمة الهوائية (الغاز المضغوط) في أدوات الضغط المحمولة. يستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا كجو للحام ، على الرغم من أنه يتفاعل في قوس اللحام لأكسدة معظم المعادن. الاستخدام في صناعة السيارات شائع على الرغم من الأدلة المهمة على أن اللحامات المصنوعة في ثاني أكسيد الكربون أكثر هشاشة من تلك المصنوعة في أجواء أكثر خمولًا. ^[122] عند استخدامه في لحام MIG ، يُشار إلى استخدام ثاني أكسيد الكربون _{أحيانًا} باسم لحام MAG، للغاز النشط المعدني، حيث يمكن لثاني أكسيد الكربون _أن يتفاعل عند درجات الحرارة المرتفعة هذه. يميل إلى إنتاج بركة أكثر سخونة من الأجواء الخاملة حقًا، مما يحسن خصائص التدفق. على الرغم من أن هذا قد يكون بسبب التفاعلات الجوية التي تحدث في موقع البركة. هذا عادة ما يكون عكس التأثير المطلوب عند اللحام، لأنه يميل إلى هشاشة الموقع، ولكن قد لا يكون مشكلة في لحام الفولاذ المعتدل بشكل عام، حيث لا تكون اللدونة النهائية مصدر قلق كبير.

يستخدم ثاني أكسيد الكربون في العديد من المنتجات الاستهلاكية التي تتطلب غازًا مضغوطًا لأنه غير مكلف وغير قابل للاشتعال، ولأنه يخضع لانتقال طوري من الغاز إلى السائل في درجة حرارة الغرفة عند ضغط يمكن بلوغه يبلغ حوالي 60  بار (870  رطل/ بوصة مربعة ؛ 59  ضغط جوي )، مما يسمح بدخول كمية أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون في حاوية معينة أكثر مما قد يحدث بخلاف ذلك. غالبًا ما تحتوي سترات النجاة على عبوات من ثاني أكسيد الكربون المضغوط للتضخم السريع. تُباع كبسولات الألومنيوم من _ثاني أكسيد الكربون أيضًا كإمدادات من الغاز المضغوط للبنادق الهوائية ، وعلامات/بنادق الطلاء ، ونفخ إطارات الدراجات، ولصنع المياه الغازية . يمكن أيضًا استخدام تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون لقتل الآفات. يستخدم ثاني أكسيد الكربون السائل في التجفيف فوق الحرج لبعض المنتجات الغذائية والمواد التكنولوجية، وفي تحضير العينات للمجهر الإلكتروني الماسح ^[123] وفي إزالة الكافيين من حبوب البن .

يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون لإطفاء اللهب عن طريق إغراق البيئة المحيطة بالشعلة بالغاز. فهو لا يتفاعل من تلقاء نفسه لإطفاء اللهب، ولكنه يحرم اللهب من الأكسجين عن طريق إزاحته. تحتوي بعض طفايات الحريق ، وخاصة تلك المصممة للحرائق الكهربائية ، على ثاني أكسيد الكربون السائل تحت الضغط. تعمل طفايات ثاني أكسيد الكربون بشكل جيد على حرائق السوائل والكهرباء القابلة للاشتعال الصغيرة، ولكنها لا تعمل على الحرائق القابلة للاشتعال العادية، لأنها لا تبرد المواد المحترقة بشكل كبير، وعندما يتشتت ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن تشتعل النيران عند تعرضها للأكسجين الجوي . تُستخدم بشكل أساسي في غرف الخوادم. ^[124]

كما تم استخدام ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع كعامل إطفاء في أنظمة الحماية من الحرائق الثابتة للتطبيق المحلي للمخاطر المحددة والغمر الكامل للمساحة المحمية. ^{[125] تعترف معايير} المنظمة البحرية الدولية بأنظمة ثاني أكسيد الكربون للحماية من الحرائق في عنابر السفن وغرف المحركات. تم ربط أنظمة الحماية من الحرائق القائمة على ثاني أكسيد الكربون بالعديد من الوفيات، لأنه يمكن أن يسبب الاختناق في تركيزات عالية بما فيه الكفاية. حددت مراجعة أنظمة ثاني أكسيد الكربون ₅₁ حادثة بين عام 1975 وتاريخ التقرير (2000)، مما تسبب في 72 حالة وفاة و145 إصابة. ^[126]

يعد ثاني أكسيد الكربون السائل مذيبًا جيدًا للعديد من المركبات العضوية المحبة للدهون ويستخدم لإزالة الكافيين من القهوة . ^[18] وقد جذب ثاني أكسيد الكربون الانتباه في الصناعات الدوائية وغيرها من الصناعات الكيميائية كبديل أقل سمية للمذيبات التقليدية مثل الكلوريدات العضوية . كما يستخدمه بعض المنظفات الجافة لهذا السبب. يتم استخدامه في تحضير بعض الهلاميات الهوائية بسبب خصائص ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.

في الطب، يتم إضافة ما يصل إلى 5% من ثاني أكسيد الكربون (130 مرة تركيز الغلاف الجوي) إلى الأكسجين لتحفيز التنفس بعد انقطاع النفس وتثبيت توازن O ₂ /CO ₂ في الدم.

يمكن خلط ثاني أكسيد الكربون بما يصل إلى 50% من الأكسجين، لتشكيل غاز قابل للاستنشاق؛ وهذا ما يعرف باسم كاربوجين وله مجموعة متنوعة من الاستخدامات الطبية والبحثية.

هناك استخدام طبي آخر وهو الموفيتي ، وهي عبارة عن منتجعات جافة تستخدم ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التفريغ البركاني لأغراض علاجية.

_{يتم استخدام ثاني} أكسيد الكربون فوق الحرج كسائل عامل في محرك دورة الطاقة علام .

يستخدم ثاني أكسيد الكربون في تحسين عملية استخراج النفط حيث يتم حقنه في آبار النفط المنتجة أو بالقرب منها، وعادةً في ظل ظروف فوق حرجة ، عندما يصبح قابلاً للامتزاج مع النفط. يمكن أن يزيد هذا النهج من عملية استخراج النفط الأصلية عن طريق تقليل تشبع النفط المتبقي بنسبة 7-23٪ إضافية للاستخراج الأولي . ^[127] يعمل كعامل ضغط، وعندما يذوب في النفط الخام تحت الأرض ، يقلل بشكل كبير من لزوجته، ويغير كيمياء السطح مما يمكن النفط من التدفق بشكل أسرع عبر الخزان إلى بئر الإزالة. ^[128] في حقول النفط الناضجة، تُستخدم شبكات أنابيب واسعة النطاق لنقل ثاني أكسيد الكربون إلى نقاط الحقن.

في عملية تعزيز استعادة غاز الميثان من طبقات الفحم ، يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون إلى طبقات الفحم لتحل محل غاز الميثان، على عكس الأساليب الحالية التي تعتمد في المقام الأول على إزالة الماء (لتقليل الضغط) لجعل طبقات الفحم تطلق غاز الميثان المحاصر. ^[129]

وقد اقترح البعض أن يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون الناتج _عن توليد الطاقة في البرك لتحفيز نمو الطحالب التي يمكن تحويلها بعد ذلك إلى وقود الديزل الحيوي . ^[130] وقد تم تعديل سلالة من البكتيريا الزرقاء Synechococcus elongatus وراثيًا لإنتاج الوقود إيزوبيوتيرالدهيد وإيزوبوتانول من _ثاني أكسيد الكربون باستخدام التمثيل الضوئي. ^[131]

قام الباحثون بتطوير تقنية تحفيز كهربائي باستخدام إنزيمات معزولة من البكتيريا لتشغيل التفاعلات الكيميائية التي تحول ثاني أكسيد الكربون _إلى وقود. ^{[132] [133] [134]}

يُعد ثاني أكسيد الكربون السائل والصلب من المبردات المهمة ، وخاصة في صناعة الأغذية، حيث يتم استخدامها أثناء نقل وتخزين الآيس كريم والأطعمة المجمدة الأخرى. يُطلق على ثاني أكسيد الكربون الصلب اسم "الثلج الجاف" ويُستخدم للشحنات الصغيرة حيث لا تكون معدات التبريد عملية. يكون ثاني أكسيد الكربون الصلب دائمًا أقل من -78.5 درجة مئوية (-109.3 درجة فهرنهايت) عند الضغط الجوي العادي، بغض النظر عن درجة حرارة الهواء.

تم استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل (تسمية الصناعة R744 أو R-744) كمبرد قبل استخدام ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان (R12، وهو مركب كلورو فلورو كربون (CFC)). ^{[135] قد يتمتع ثاني} _أكسيد الكربون بنهضة لأن أحد البدائل الرئيسية لمركبات الكلورو فلورو كربون، 1،1،1،2-رباعي فلورو الإيثان ( R134a ، وهو مركب هيدروفلورو كربون (HFC)) يساهم في تغير المناخ أكثر من ثاني أكسيد الكربون _. الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون _مواتية للغاية لأغراض التبريد والتجميد والتدفئة، حيث يتمتع بسعة تبريد حجمية عالية. نظرًا للحاجة إلى العمل عند ضغوط تصل إلى 130 بار (1900 رطل / بوصة مربعة؛ 13000 كيلو باسكال)، تتطلب أنظمة ثاني أكسيد الكربون _خزانات ومكونات شديدة المقاومة للميكانيكا تم تطويرها بالفعل للإنتاج الضخم في العديد من القطاعات. في تكييف الهواء بالسيارات، في أكثر من 90% من جميع ظروف القيادة لخطوط العرض الأعلى من 50 درجة، يعمل _{ثاني أكسيد الكربون (R744) بكفاءة أكبر من الأنظمة التي تستخدم مركبات الهيدروفلوروكربون (على سبيل المثال، R134a). يمكن أن تجعله مزاياه البيئية (} GWP 1، غير مستنفد للأوزون، غير سام، غير قابل للاشتعال) سائل العمل المستقبلي ليحل محل مركبات الهيدروفلوروكربون الحالية في السيارات والمتاجر الكبرى وسخانات المياه بالمضخات الحرارية، وغيرها. لقد قامت شركة كوكاكولا بنشر مبردات مشروبات تعتمد على _{ثاني أكسيد الكربون} والجيش الأمريكي مهتم بتكنولوجيا التبريد والتدفئة بثاني أكسيد الكربون. _[ ^{136] [137]}

ثاني أكسيد الكربون هو الوسيط الليزري في ليزر ثاني أكسيد الكربون ، والذي يعد أحد أقدم أنواع الليزر.

يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون كوسيلة للتحكم في درجة حموضة حمامات السباحة، ^[138] عن طريق إضافة الغاز باستمرار إلى الماء، وبالتالي منع ارتفاع درجة الحموضة. ومن بين مزايا ذلك تجنب التعامل مع الأحماض (الأكثر خطورة). وبالمثل، يتم استخدامه أيضًا في أحواض الشعاب المرجانية ، حيث يتم استخدامه عادةً في مفاعلات الكالسيوم لخفض درجة حموضة الماء الذي يمر فوق كربونات الكالسيوم مؤقتًا للسماح لكربونات الكالسيوم بالذوبان في الماء بحرية أكبر، حيث تستخدمه بعض الشعاب المرجانية لبناء هيكلها العظمي.

يستخدم كمبرد أساسي في المفاعل البريطاني المتقدم المبرد بالغاز لتوليد الطاقة النووية.

تُستخدم عملية تحريض ثاني أكسيد الكربون بشكل شائع في القتل الرحيم لحيوانات الأبحاث المعملية. تشمل طرق إعطاء ثاني أكسيد الكربون _وضع الحيوانات مباشرة في حجرة مغلقة ومملوءة مسبقًا تحتوي على ثاني أكسيد الكربون _، أو تعريضها لتركيز متزايد تدريجيًا من ثاني أكسيد الكربون _. تنص إرشادات الجمعية الطبية البيطرية الأمريكية لعام 2020 بشأن تحريض ثاني أكسيد الكربون على أن معدل إزاحة 30-70٪ من حجم الحجرة أو القفص في الدقيقة هو الأمثل للقتل الرحيم الإنساني للقوارض الصغيرة. ^{[139] : 5، 31} تختلف نسب ثاني أكسيد الكربون _{باختلاف} الأنواع، بناءً على النسب المثلى المحددة لتقليل الضيق. ^{[139] : 22}

ويستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا في العديد من تقنيات التنظيف وإعداد الأسطح ذات الصلة .

كان ثاني أكسيد الكربون أول غاز يوصف بأنه مادة منفصلة. ففي حوالي عام 1640، ^[140] لاحظ الكيميائي الفلمنكي جان بابتيست فان هيلمونت أنه عندما أحرق الفحم في وعاء مغلق، كانت كتلة الرماد الناتج أقل بكثير من كتلة الفحم الأصلي. وكان تفسيره أن بقية الفحم قد تحول إلى مادة غير مرئية أطلق عليها "غاز" (من الكلمة اليونانية "فوضى") أو "روح برية" ( spiritus sylvestris ). ^[141]

تمت دراسة خصائص ثاني أكسيد الكربون بشكل أكبر في خمسينيات القرن الثامن عشر بواسطة الطبيب الاسكتلندي جوزيف بلاك . وجد أن الحجر الجيري ( كربونات الكالسيوم ) يمكن تسخينه أو معالجته بالأحماض لإنتاج غاز أطلق عليه "الهواء الثابت". لاحظ أن الهواء الثابت كان أكثر كثافة من الهواء ولا يدعم اللهب ولا حياة الحيوانات. وجد بلاك أيضًا أنه عند غمره في ماء الجير (محلول مائي مشبع من هيدروكسيد الكالسيوم )، فإنه يترسب كربونات الكالسيوم. استخدم هذه الظاهرة لتوضيح أن ثاني أكسيد الكربون ينتج عن تنفس الحيوانات والتخمر الميكروبي. في عام 1772، نشر الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي ورقة بعنوان تشريب الماء بالهواء الثابت وصف فيها عملية تقطير حمض الكبريتيك (أو زيت الزاج كما عرفه بريستلي) على الطباشير من أجل إنتاج ثاني أكسيد الكربون، وإجبار الغاز على الذوبان عن طريق تحريك وعاء من الماء على اتصال بالغاز. ^[142]

تم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سائل لأول مرة (عند ضغوط مرتفعة) في عام 1823 بواسطة همفري ديفي ومايكل فاراداي . ^[143] قدم المخترع الفرنسي أدريان جان بيير ثيلورييه أول وصف لثاني أكسيد الكربون الصلب ( الثلج الجاف )، حيث فتح في عام 1835 حاوية مضغوطة من ثاني أكسيد الكربون السائل، ليجد أن التبريد الناتج عن التبخر السريع للسائل أنتج "ثلجًا" من _ثاني أكسيد الكربون الصلب . ^{[144] [145]}

كان ثاني أكسيد الكربون مع النيتروجين معروفًا منذ العصور السابقة باسم الرطوبة السوداء أو الرطوبة الخانقة. ^[ب] جنبًا إلى جنب مع الأنواع الأخرى من الرطوبة، فقد تم مواجهتها في عمليات التعدين وحفر الآبار. حل الأكسدة البطيئة للفحم والعمليات البيولوجية محل الأكسجين لإنشاء خليط خانق من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون. ^[146]

• الخريطة العالمية الحالية لتركيز ثاني أكسيد الكربون
• CDC – NIOSH دليل الجيب للمخاطر الكيميائية – ثاني أكسيد الكربون
• اتجاهات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (NOAA)
• إعادة اكتشاف ثاني أكسيد الكربون: التاريخ، ما هو شيكو؟ - كمبرد