二氧化碳性質表

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二氧化碳及乾冰的一些性質如下敘述。

基本訊息[編輯]

  • 中文名：二氧化碳、乾冰（固態）
  • 化學式：CO2
  • CAS號：124-38-9（CO2）、1111-72-4（13CO2）、51-90-1（14CO2）、18983-82-9（C(18O)O）、2537-69-1（C(18O)2）
  • 英文名：Carbon dioxide
  • 外觀：無色氣體（標況）；氣態、液態、水溶液和超臨界態均為無色；固態時為無色或白色固體

結構與性質[編輯]

結構與性質
折射率, nD 1.000449 at 589.3 nm and 0 °C [1]
介電常數, εr 1.60 ε0（0 °C, 50 atm）
C=O鍵平均鍵能 804.4 kJ/mol at 298 K（25 °C）[2]
鍵長 C=O 116 pm (1.16 Å) [來源請求]
鍵角 O-C-O: 180°
磁化率 ?
表面張力 4.34 dyn/cm（20 °C，平衡壓力）
平衡壓力下的液體黏度[3] 0.0925 mPa·s at 5 °C
0.0852 mPa·s at 10 °C
0.0712 mPa·s at 20 °C
0.0625 mPa·s at 25 °C
0.0321 mPa·s at 31.1 °C

熱力學性質[編輯]

相性質
三相點 216.58 K（−56.57 °C）, 518.5 kPa
臨界點 304.18 K（31.03 °C）, 7.38 MPa
標準熔化焓變, ΔfusHo 8.647 kJ/mol（三相點）[4]
標準熔化熵變, ΔfusSo ? J/(mol·K)
標準汽化焓變,[5] ΔvapHo 15.326 kJ/mol at 215.7 K（−57.5 °C）
標準汽化熵變, ΔvapSo 70.8 J/(mol·K)
固體性質
標準摩爾生成焓, ΔfHosolid -427.4 kJ/mol
標準摩爾熵,[6]
Sosolid 		51.07 J/(mol·K)
熱容量,[6] cp 2.534 J/(mol·K) at 15.52 K（−257.63 °C）
47.11 J/(mol·K) at 146.48 K（−126.67 °C）
54.55 J/(mol·K) at 189.78 K（−83.37 °C）
液體性質
標準摩爾生成焓, ΔfHo液 ? kJ/mol
標準摩爾熵,
So液 		? J/(mol K)
熱容量, cp ? J/(mol·K)
導熱係數[7] 31.0×10-5 cal/cm·s·°C（-20°C）
25.4×10-5 cal/cm·s·°C（0°C）
19.7×10-5 cal/cm·s·°C（20°C）
蒸汽壓[7] 19.449 atm（-20°C)
34.397 atm（0°C)
56.525 atm（20°C）71.166（30°C）
溶液性質
亨利常數[8] 條件：298 K
[bmim][PF6] 53.4±0.3, [bmim][BF4] 59.0±2.6,
[bmim][Tf2N] 33.0±0.3, [hmim][Tf2N] 31.6±0.2,
條件：333 K
[hmim][eFAP] 42.0±0.1, [Et3NBH2mim][Tf2N] 113.1±16.9
氣體性質
標準摩爾生成焓, ΔfHogas −393.52 kJ/mol
標準摩爾熵,
Sogas 		213.79 J/(mol·K)
熱容量,[9] cp 33.89 J/(mol K) at –75 °C
36.33 J/(mol K) at 0 °C
36.61 J/(mol K) at 15 °C
38.01 J/(mol K) at 100 °C
43.81 J/(mol K) at 400 °C
50.87 J/(mol K) at 1000 °C
56.91 J/(mol K) at 2000 °C
53.01 J/(mol K) at 38 °C, 2457 kPa
60.01 J/(mol K) at 38 °C, 5482 kPa
183.1 J/(mol K) at 38 °C, 8653 kPa
絕熱指數[9]
γ = cp/cv 		1.37 at –75 °C
1.310 at 0 °C
1.304 at 15 °C
1.281 at 100 °C
1.235 at 400 °C
1.195 at 1000 °C
1.171 at 2000 °C
范德華常數[10] a = 363.96 L2 kPa/mol2
b = 0.04267 liter per mole
與一氧化碳的化學平衡[11]
CO + ½O
2 → CO
2
K =
pK = log10 K 		pK = 45.0438 at T = 298.16 K
pK = 25.0054 at T = 500 K
pK = 16.5383 at T = 700 K
pK = 11.8409 at T = 900 K
pK = 8.8583 at T = 1100 K
pK = 6.7989 at T = 1300 K
pK = 5.2943 at T = 1500 K

溶解度[編輯]

二氧化碳在水中的溶解度如下：

CO2在101.3 kPa (1 atm)分壓下水中的溶解度[12]
溫度 ‡溶解的CO2體積
（每體積H2O）		 溶解的CO2質量（克）
（每100毫升H2O）
0 °C 1.713 0.3346
1 °C 1.646 0.3213
2 °C 1.584 0.3091
3 °C 1.527 0.2978
4 °C 1.473 0.2871
5 °C 1.424 0.2774
6 °C 1.377 0.2681
7 °C 1.331 0.2589
8 °C 1.282 0.2492
9 °C 1.237 0.2403
10 °C 1.194 0.2318
11 °C 1.154 0.2239
12 °C 1.117 0.2165
13 °C 1.083 0.2098
14 °C 1.050 0.2032
15 °C 1.019 0.1970
16 °C 0.985 0.1903
17 °C 0.956 0.1845
   
溫度 ‡溶解的CO2體積
（每體積H2O）		 溶解的CO2質量（克）
（每100毫升H2O）
18 °C 0.928 0.1789
19 °C 0.902 0.1737
20 °C 0.878 0.1688
21 °C 0.854 0.1640
22 °C 0.829 0.1590
23 °C 0.804 0.1540
24 °C 0.781 0.1493
25 °C 0.759 0.1449
26 °C 0.738 0.1406
27 °C 0.718 0.1366
28 °C 0.699 0.1327
29 °C 0.682 0.1292
30 °C 0.655 0.1257
35 °C 0.592 0.1105
40 °C 0.530 0.0973
45 °C 0.479 0.0860
50 °C 0.436 0.0761
60 °C 0.359 0.0576
  • ‡Second column of table indicates solubility at each given temperature in volume of CO2 as it would be measured at 101.3 kPa and 0 °C per volume of water.
  • The solubility is given for "pure water", i.e., water which contain only CO2. This water is going to be acidic. For example, at 25 °C the pH of 3.9 is expected (see carbonic acid). At less acidic pH values, the solubility will increase because of the pH-dependent speciation of CO2.

固態和氣態時的蒸汽壓[編輯]

P（mm Hg） 1 10 40 100 400 760 1520 3800 7600 15200 30400 45600
P（atm） (2sf，換算自mm Hg) 0.0013 0.013 0.053 0.13 0.53 1.0 2.0 5.0 10 20 40 60
P（kPa）(換算自mm Hg / atm) 0.13 1.3 5.3 13 53 101.325 202.65 506.625 1013.25 2026.5 4053 6079.5
T（°C） –134.3(s) –119.5(s) –108.6(s) –100.2(s) –85.7(s) –78.2(s) –69.1(s) –56.7 –39.5 –18.9 5.9 22.4

表格數據來自《CRC Handbook of Chemistry and Physics》第44版。注釋中的「(s)」表示固體上方蒸氣的平衡溫度。其餘溫度均為液體上方蒸汽的平衡溫度。對於kPa數值，給出了精確值，其他地方的2個有效數字計算自mmHg數值。

CO2蒸汽壓的log值，，所用公式來自CHERIC[5]

相圖[編輯]

液相/氣相平衡熱力學數據[編輯]

下表列出了液相CO2在不同溫度下與氣相平衡的熱力學數據。焓、汽化熱和熵是相對於0 °C、3483 kPa的數值。熱量值至J/mol需要乘以44.095 g/mol。將密度換算為mol/L需要乘以22.678 cm3-mol/L-g。數據來自《CRC Handbook of Chemistry and Physics》（第44版），pp. 2560-2561。臨界溫度曲線（31.1 °C）與溫度–30 °C來自《Lange's Handbook of Chemistry》（第10版），pp. 1463。

二氧化碳液-氣平衡熱力學數據
溫度
°C		 Pvap
蒸汽壓
kPa		 Hliq
液體
焓
J/g		 Hvap
蒸氣
焓
J/g		 ΔvapHo
汽化
熱
J/g		 ρvap
蒸氣
密度
g/cm3		 ρliq
液體
密度
g/cm3		 Sliq
液體
熵
J/mol-°C		 Svap
蒸氣
熵
J/mol-°C
–56.6 518.3 1.179
–56.0 531.8 1.177
–54.0 579.1 1.169
–52.0 629.6 1.162
–50.0 683.4 1.155
–48.0 740.6 1.147
–46.0 801.3 1.139
–44.0 865.6 1.131
–42.0 933.8 1.124
–40.0 1005.7 1.116
–38.0 1081.9 1.108
–36.0 1161.8 1.100
–34.0 1246.2 1.092
–32.0 1335.1 1.084
-30.0 1428.6 1.075
–28.89 1521 –55.69 237.1 292.9 0.03846 1.0306 –9.48 43.41
–27.78 1575 –53.76 237.3 291.0 0.03987 1.0276 –9.13 43.21
–26.67 1630 –51.84 237.6 289.4 0.04133 1.0242 –8.78 43.01
–25.56 1686 –49.87 237.6 287.5 0.04283 1.0209 –8.45 42.78
–24.44 1744 –47.91 237.8 285.7 0.04440 1.0170 –8.10 42.56
–23.33 1804 –45.94 237.8 283.6 0.04600 1.0132 –7.75 42.36
–22.22 1866 –43.93 237.8 281.7 0.04767 1.0093 –7.40 42.14
–21.11 1928 –41.92 237.8 279.6 0.04938 1.0053 –7.05 41.94
–20.00 1993 –39.91 237.8 277.8 0.05116 1.0011 –6.68 41.71
–18.89 2059 –37.86 237.8 275.7 0.05300 0.9968 –6.31 41.49
–17.78 2114 –35.82 237.6 273.6 0.05489 0.9923 –5.98 41.27
–16.67 2197 –33.73 237.6 271.2 0.05686 0.9875 –5.61 41.05
–15.56 2269 –31.64 237.3 269.2 0.05888 0.9829 –5.26 40.83
–14.44 2343 –29.54 237.3 266.9 0.06098 0.9782 –4.91 40.61
–13.33 2418 –27.41 237.1 264.5 0.06314 0.9734 –4.54 40.39
–12.22 2495 –25.27 236.9 262.2 0.06539 0.9665 –4.17 40.15
–11.11 2574 –23.09 236.7 259.7 0.06771 0.9639 –3.80 39.92
–10.00 2654 –20.90 236.4 257.3 0.07011 0.9592 –3.43 39.68
–8.89 2738 –18.69 235.9 254.8 0.07259 0.9543 –3.06 39.46
–7.78 2823 –16.45 235.7 252.2 0.07516 0.9494 –2.69 39.22
–6.67 2910 –14.18 235.2 249.4 0.07783 0.9443 –2.32 38.98
–5.56 2999 –11.90 234.8 246.6 0.08059 0.9393 –1.94 38.74
–4.44 3090 –9.977 234.3 243.8 0.08347 0.9340 –1.57 38.50
–3.89 3136 –8.410 234.1 242.4 0.08494 0.9313 –1.37 38.37
–2.78 3230 –6.046 233.6 239.7 0.08797 0.9260 –0.98 38.12
–1.67 3327 –3.648 232.9 236.6 0.09111 0.9206 –0.59 37.88
–0.56 3425 –1.222 232.4 233.6 0.09438 0.9150 –0.20 37.62
0.56 3526 1.234 231.7 230.5 0.09776 0.9094 0.20 37.36
1.67 3629 3.728 231.0 227.3 0.1013 0.9036 0.61 37.08
2.78 3735 6.268 230.4 224.0 0.1050 0.8975 1.01 36.83
3.89 3843 8.445 229.4 220.5 0.1088 0.8914 1.42 36.55
5.00 3953 11.46 228.5 217.0 0.1128 0.8850 1.83 36.25
6.11 4067 14.13 227.6 213.4 0.1169 0.8784 2.25 35.98
7.22 4182 16.85 226.5 209.7 0.1213 0.8716 2.69 35.68
8.33 4300 19.63 225.4 205.8 0.1258 0.8645 3.12 35.39
9.44 4420 22.46 224.3 201.8 0.1306 0.8571 3.56 35.07
10.56 4544 25.36 223.1 197.7 0.1355 0.8496 4.02 34.76
11.67 4670 28.33 221.8 193.4 0.1408 0.8418 4.48 34.45
12.78 4798 31.35 220.3 188.9 0.1463 0.8338 4.94 34.11
13.89 4929 34.49 218.8 184.3 0.1521 0.8254 5.42 33.76
15.00 5063 37.30 217.2 179.5 0.1583 0.8168 5.92 33.41
16.11 5200 41.03 215.1 174.4 0.1648 0.8076 6.42 33.02
17.22 5340 44.48 213.6 169.1 0.1717 0.7977 6.96 32.66
18.33 5482 48.03 211.5 163.5 0.1791 0.7871 7.49 32.25
19.44 5628 51.71 209.4 157.6 0.1869 0.7759 8.04 31.83
20.56 5776 55.61 207.0 151.4 0.1956 0.7639 8.63 31.38
21.67 5928 59.66 204.3 144.7 0.2054 0.7508 9.24 30.90
22.78 6083 63.97 201.5 137.5 0.2151 0.7367 9.89 30.39
23.89 6240 68.58 198.4 129.8 0.2263 0.7216 10.57 29.85
25.00 6401 73.51 194.8 121.3 0.2387 0.7058 11.31 29.24
26.11 6565 78.91 190.7 111.8 0.2532 0.6894 12.10 28.60
27.22 6733 84.94 186.0 101.1 0.2707 0.6720 12.99 27.84
28.33 6902 91.88 180.4 88.49 0.2923 0.6507 14.00 26.95
29.44 7081 100.4 173.1 72.72 0.3204 0.6209 15.24 25.85
30.00 7164 105.6 168.4 62.76 0.3378 0.5992 16.01 25.15
30.56 7253 112.3 162.3 50.04 0.3581 0.5661 16.99 24.24
31.1 7391 0.00 0.4641 0.4641
溫度
°C		 Pvap
蒸汽壓
kPa		 Hliq
液體
焓
J/g		 Hvap
蒸氣
焓
J/g		 ΔvapHo
汽化
熱
J/g		 ρvap
蒸氣
密度
g/cm3		 ρliq
液體
密度
g/cm3		 Sliq
液體
熵
J/mol-°C		 Svap
蒸氣
熵
J/mol-°C

譜圖數據[編輯]

UV-Vis
λmax ? nm
消光係數, ε ?
IR[a]
主要吸收峰[來源請求] 2350 and 667 cm−1

(4.25 and 14.99 um)

NMR
1H NMR 不適用
13C NMR 125.0[13]
MS
主要碎片質量  

化學反應方程式[編輯]

反應物 反應方程式 反應條件
酸性
水 CO2 + H2O ⇌ H2CO3 常溫、常壓
氧化物 CO2 + CaO = CaCO3
CO2 + BaO = BaCO3
氫氧化物 CO2 + 2 NaOH = Na2CO3 + H2O
CO2 + 2 KOH = K2CO3 + H2O		 固體或溶液
碳酸鹽 CO2 + H2O + Na2CO3 → 2 NaHCO3
CO2 + H2O + K2CO3 → 2 KHCO3
CO2 + H2O + Cs2CO3 → 2 CsHCO3
CO2 + H2O + CaCO3 ⇌ Ca(HCO3)2		 溶液
銅、氧氣 2 Cu + O2 + CO2 + H2O → Cu2(OH)2CO3（水合物） 潮濕空氣
氨 CO2 + 2 NH3 → NH2COONH4 乾燥反應
CO2 + 2 NH3 + H2O → (NH4)2CO3[14] 溶液
弱氧化性
碳 CO2 + C ⇌ 2 CO 高溫
鎂 CO2 + 2 Mg → 2 MgO + C 點燃
作為弱親電試劑
金屬有機化合物 RMgX + CO2 → RCOOH
苯酚鈉 PhONa + CO2 → Ph(OH)COONa

化學品安全技術說明書[編輯]

二氧化碳的安全技術說明書（MSDS）可以參見此頁面（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

注釋[編輯]

  1. ^ 由於氮氣和氧氣分子是對稱的，而二氧化碳和水蒸氣不是，因此紅外分光光度計中的空氣可能會有二氧化碳和水的吸收。這很容易通過從實驗測得的光譜減去空白去除，而且儀器也可以用乾燥的氮氣吹掃。

參考文獻[編輯]

  1. ^ Refractive index of gases. NPL. [7 April 2010]. （原始內容存檔於2010-10-07）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  2. ^ Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules" Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.
  3. ^ Lange's Handbook of Chemistry, 10th ed. pp 1669-1674
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不指明時，均指標準狀態。其餘信息參見Wikipedia:化學信息框。

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