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1.탄산가스
이산화 탄소는 탄소 원자 하나에 산소 원자 둘이 결합한 화합물입니다. 화학식은 CO2 (씨오투)이며, 고체 상태일 때는 해빙 시에 바로 기체로 승화하므로 드라이아이스라고 부릅니다. 기체 상태일 때는 무색, 무취, 무미로 지구의 대기에도 존재하며, 화산 가스에도 포함되어 있습니다. 유기물의 연소, 생물의 호흡, 미생물의 발효 등으로 만들어집니다.생물의 광합성 과정에서 주로 이산화 탄소를 이용하여 탄수화물이 합성됩니다.이산화 탄소는 가장 강력한 대뇌 혈관 확장제 중 하나입니다. 고농도의 이산화 탄소를 흡입했을 때 순환계에 이상을 일으켜 혼수상태 또는 사망에 이르게 할 수 있습니다. 다량의 이산화 탄소에 노출되었을 경우 질식이 일어날 수 있습니다. 낮은 농도의 이산화 탄소는 호흡의 증가와 두통을 일으킬 수 있습니다. 산소부족으로 인한 숨 가쁨, 정신적 경계심의 감소, 근육 조정의 손상, 판단력 상실, 감각의 무뎌짐, 정신적 불안정, 피로를 일으킬 수 있습니다. 질식의 과정으로 구역질, 구토, 피로, 의식 상실 등이 일어날 수 있으며 심할 경우 발작, 혼수상태, 사망에까지 이를 수 있습니다. 임산부에게서의 산소 부족은 태아 발육에 지장을 줄 수 있습니다.
2.이산화 탄소 성질
1)물리적 특성
상온에서 무색 기체로 존재한다. 약간 신 맛이 있습니다. 밀도는 0 °C, 1atm에서 1.976g/L입니다. 삼중점은 -56.6 °C/5.11atm으로 상온 상압에서 승화하며, 승화점은 -78.50 °C입니다. 임계 온도는 31.0 °C이며, 임계 압력은 72.80atm입니다.분압이 1atm일 때, 1부피의 물에 녹는 이산화 탄소의 상대적인 부피는 다음과 같습니다.에탄올에는 물에 비해서 약 2배정도로 녹고, 카복실산 또는 그 무수물에는 물의 약 20배 정도 녹을 수 있습니다. 에테르, 벤젠 과는 잘 섞이지만 그 외의 많은 유기 화합물과는 잘 섞이지 않습니다.분자의 형태는 직선형이며, 탄소 원자와 산소 원자간의 결합 길이는 1.62Å입니다. 고체는 분자성 결정의 형태로 존재합니다.
2)화학적 특성
이산화 탄소는 화학적으로 활성이 낮은 기체입니다. 이산화 탄소가 관여하는 대표적인 반응은 다음과 같습니다.물에 녹아 약한 산성을 띠는 탄산을 생성합니다. 1atm의 이산화 탄소에 수용액이 접해있을 경우의 pH는 3.7입니다.고압의 조건에서 포화 수용액을 냉각하면 수화물 CO2·8 H2O가 생성됩니다.고온에서는 가역적으로 일산화 탄소와 산소로 분리됩니다.수소와 가역적으로 반응하여 일산화 탄소와 물을 생성합니다. 적당한 조건과 촉매를 갖추고 있을 경우 메테인, 폼산, 메탄올을 생성하는 경우도 있습니다.알칼리 금속이나 알칼리 토금속과 반응하면 환원되어 탄소와 포름산염을 생성할 수 있습니다. 아연, 철과 같은 다른 금속과도 반응하여 일산화 탄소를 생성하는 경우가 많습니다.황화 수소와 함께 가열된 금속관을 통과하면 일산화 탄소와 황을 생성합니다. 사염화 탄소와 통과할 경우 포스젠을 생성합니다.많은 금속 산화물이나 수산화물과 반응하여 탄산염을 생성합니다. 특히 수산화 칼슘과 반응하면 다음과 같은 반응이 진행됩니다.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
CaCO3 + H2O + CO2 ⇄ Ca(HCO3)2
탄산 칼슘은 물에 잘 녹지 않지만, 탄산 수소 칼슘은 물에 녹습니다. 따라서 이산화 탄소의 분압이 높아지면 위의 두 반응 중 두 번째 반응의 평형이 생성물 쪽으로 이동합니다. 그 결과 탄산 칼슘이 반응을 일으켜 탄산 수소 칼슘이 되어 물에 녹게 됩니다. 반대로 이산화 탄소의 분압이 낮아지면 평형은 반응물 쪽으로 이동하고 다시 탄산 칼슘이 석출됩니다. 이 반응은 석회동굴의 생성과 관련되어 있습니다.이산화 탄소는 무극성 분자입니다.
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