Cân bằng phản ứng H2 + CO2 = C + H2O (và phương trình C + HNO3 = H2O + NO2 + CO2)

Carbon dioxide hay còn gọi là cacbon đioxit là một loại hợp chất oxy carbon, có công thức hóa học là CO2, trọng lượng công thức hóa học là 44.0095. Carbon dioxide không màu, không mùi ở nhiệt độ và áp suất bình thường hoặc không màu, không mùi và ở dạng nước dung dịch có vị hơi chua.

Về tính chất vật lý, cacbon đioxit có nhiệt độ nóng chảy -56,6 ° C (527kPa) và nhiệt độ sôi -78,5 ° C. Tỷ trọng cao hơn so với không khí (ở điều kiện tiêu chuẩn), và nó hòa tan trong nước.

Về tính chất hóa học, cacbon đioxit không hoạt động hóa học, có độ bền nhiệt cao (chỉ phân hủy 1,8% ở 2000 ℃), không thể cháy và thường không hỗ trợ quá trình cháy. Nó là một oxit axit với tính chất tổng quát của một oxit axit. Vì nó phản ứng với nước để tạo ra axit cacbonic, nó là một anhiđrit của axit cacbonic.

Carbon dioxide nói chung có thể được tạo ra từ đá vôi nung ở nhiệt độ cao hoặc bằng phản ứng của đá vôi và axit clohydric loãng. Nó chủ yếu được sử dụng để làm lạnh thực phẩm dễ hỏng (rắn), làm chất làm lạnh (lỏng), sản xuất nước giải khát có ga (thể khí) và làm dung môi cho phản ứng đồng nhất (trạng thái siêu tới hạn).

Về độc tính của nó, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng carbon dioxide nồng độ thấp không độc, và carbon dioxide nồng độ cao có thể gây ngộ độc cho động vật.

Hình dạng phân tử của CO2 là dạng thẳng và cấu trúc của nó từng được cho là: O = C = O. Nhưng độ dài liên kết carbon-oxy trong phân tử CO2 là 116pm, là giữa liên kết đôi carbon-oxy (độ dài liên kết là 124pm) và liên kết ba carbon-oxy (độ dài liên kết là 113pm), do đó carbon-oxy liên kết trong CO2 có một mức độ nhất định của ba đặc điểm chính.

Các nhà khoa học hiện đại thường tin rằng nguyên tử cacbon trung tâm của phân tử CO2 thông qua sự lai hóa sp. Hai obitan lai hóa sp xen phủ với obitan 2p của hai nguyên tử oxy (chứa một điện tử) để tạo thành hai liên kết σ và p trên nguyên tử cacbon là vuông góc sau đó các obitan tạo thành hai liên kết π lớn với obitan p song song với hai nguyên tử oxi.

Carbon dioxide là một trong những hợp chất của oxy carbon, là một chất vô cơ, không cháy, thường không hỗ trợ quá trình đốt cháy và không độc ở nồng độ thấp. Nó cũng là một anhiđrit axit của axit cacbonic, là một oxit có tính axit và có đặc điểm giống như một oxit axit.

Hóa trị của cacbon là +4, là hóa trị cao nhất của cacbon. Do đó, cacbon đioxit có tính oxi hóa và không có tính khử, nhưng có tính oxi hóa, không mạnh.

Khí cacbonic có thể tan trong nước và phản ứng với nước tạo thành axit cacbonic. Axit cacbonic không bền dễ bị phân hủy thành nước và khí cacbonic.

Trong những điều kiện nhất định, cacbon đioxit có thể phản ứng với các oxit kiềm để tạo thành các muối tương ứng.

Carbon dioxide có độ tinh khiết cao chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử, nghiên cứu y tế và chẩn đoán lâm sàng, laser carbon dioxide, khí hiệu chuẩn cho các dụng cụ thử nghiệm và điều chế khí hỗn hợp đặc biệt khác, và nó được sử dụng như một chất điều chỉnh trong quá trình trùng hợp polyetylen.

Phương trình hóa học:

2H2 + 3CO2 → 2H2CO3
C + 2H2O → CO2 + 2H2
C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O