体内でのCO2産生

安静時：200ml/min (SP.655), 13,000 mM/day (SP.655) ←　なんでmolar表記にするわけ？

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2013/06/07 02:36:27」(JST)

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二酸化炭素（にさんかたんそ、英: carbon dioxide）は、化学式が CO₂ と表される無機化合物である。最近では、化学式から「シーオーツー」と呼ばれる事も多い。

地球上で最も代表的な炭素の酸化物であり、炭素単体や有機化合物の燃焼によって容易に生じる。気体は炭酸ガス、固体はドライアイス、水溶液は炭酸、炭酸水と呼ばれる。

多方面の産業で幅広く使われる（後述）。日本では高圧ガス保安法容器保安規則第十条により、二酸化炭素（液化炭酸ガス）の容器（ボンベ）の色は緑色と定められている。

性質 [編集]

二酸化炭素の状態図 1:固体、2:液体、3:気体、4:超臨界状態、A:三重点、B:臨界点

常温常圧では無色無臭の気体。常圧では液体にならず、-79 °C で昇華して固体（ドライアイス）となる。水に比較的よく溶け、水溶液（炭酸）は弱酸性を示す。このためアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液および固体は二酸化炭素を吸収して、炭酸塩または炭酸水素塩を生ずる。高圧で二酸化炭素の飽和水溶液を冷却すると八水和物 CO₂·8H₂O を生ずる。

アルカリ金属など反応性の強い物質を除いて助燃性はない。炭素を含む物質（石油、石炭、木材など）の燃焼、動植物の呼吸や微生物による有機物の分解、火山活動などによって発生する。反対に植物の光合成によって二酸化炭素は様々な有機化合物へと固定される。

また、三重点 (-56.6 °C、0.52 MPa) 以上の温度と圧力条件下では、二酸化炭素は液体化する。さらに温度と圧力が臨界点 (31.1 °C、7.4 MPa) を超えると超臨界状態となり、気体と液体の特徴を兼ね備えるようになる。これらの状態の二酸化炭素は圧縮二酸化炭素または高密度二酸化炭素と呼ばれている。

毒性 [編集]

二酸化炭素は環境中にごくありふれた物質で、その有毒性が問題となることはまずない。しかし、空気中の二酸化炭素濃度が高くなると、人間は危険な状態に置かれる。濃度が 3～4 % を超えると頭痛・めまい・吐き気などを催し、7 % を超えると炭酸ガスナルコーシスのため数分で意識を失う。この状態が継続すると麻酔作用による呼吸中枢の抑制のため呼吸が停止し死に至る（二酸化炭素中毒）^[2]。

ストレスや疲労で、呼吸（換気）をし過ぎたり、呼吸（換気）が速くなり過ぎたりして、人体の血中の二酸化炭素濃度が異常に低くなることがあり、これを過呼吸、あるいは過換気症候群（過呼吸症候群）と呼ぶ。過換気症候群の病態自体が命に関わる事は無いが、背景に身体疾患が隠れていることがあるので注意を要する。

反応性 [編集]

二酸化炭素は非常に安定な化合物であるが、塩基性あるいは求核性を持つ物質と反応しやすく、グリニャール試薬やアルキルリチウムなどの試薬に対しては、高い反応性を示しカルボン酸を与える。

R-MgBr + CO₂ → R-COOH　（加水分解後）

また、金属マグネシウムは二酸化炭素中でも燃焼し、二酸化炭素は還元されて炭素の粉末になる。炭素、亜鉛および鉄でさえ、高温では反応し一酸化炭素を生成する。

CO₂ + 2Mg → C + 2MgO

高温では可逆的に分解して、一酸化炭素および酸素となる。

2CO₂ 2CO + O₂

水素とも高温で以下のような平衡を生ずるが、触媒の存在など条件次第では、メタンおよびメタノールを生成することもある。

CO₂ + H₂ CO + H₂O

なお、学校教育の理科実験などで二酸化炭素を石灰水に通すと白濁する性質は広く知られている。これは炭酸カルシウムを生成するために白濁するものである。

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

さらに、白濁した石灰水に二酸化炭素を通し続けると反応が進み液体は透明に変化する。これは水溶性の炭酸水素カルシウムを生成するためである。

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

生産 [編集]

工業原料としての炭酸ガスは、石油化学プラントなどから排出されたものを回収し、洗浄・精製を繰り返すことで生産される^[3]。工業製品としての炭酸ガスの 2004 年度日本国内生産量は 759,189 t、工業消費量は 143,788 t である^[4]。実験室レベルでは石灰石に薄い塩酸を加えるか、炭酸水素ナトリウムを加熱することで発生させる。清涼飲料水で使用する炭酸ガスも石油由来のものを回収して使用している。

用途 [編集]

二酸化炭素は炭酸飲料や入浴剤、消火剤などの発泡用ガスとして、または冷却用ドライアイスとして広く用いられている。最近では自転車の緊急補充用エアーとしても使われるようになった。また、超臨界状態の二酸化炭素はカフェインの抽出溶媒として、コーヒーのデカフェなどに利用されている。

工業で加工に使用するレーザーとして炭酸ガスレーザーが一般的である。炭酸ガスレーザーは医療用レーザーメスとしても使用されている。またフロン系冷媒の代替として、CO₂ 冷媒コンプレッサが主に自動販売機などで実用化されつつあるが、高圧にする必要があるためコスト面での課題が残る。またエネルギー効率も悪い。

農業においては、イチゴの促成栽培、観賞用水槽の水草など、植物の成長を加速させる二酸化炭素施肥に使用されている。鮮農産物のCA貯蔵（controlled atomosphere storage）にも二酸化炭素が使用される。

動物を殺処分する方法にも使われるが二酸化炭素単独では長時間苦しみ続ける窒息死になり安楽死にならない^[要出典]。

他に、ドライアイスは昇華時に白煙を生じることから、舞台演出などでも用いられる。これを放送業界などでは俗に『炭ガス』と呼ぶ。ちなみにこの白煙は二酸化炭素そのものではない（二酸化炭素そのものは無色）。温度の低下に伴い空気中の水分が氷結して見えるものである。

生産工場に於ける冷却用ドライアイスの新しい利用方法として、ドライアイス洗浄にも使用されている。

温室効果 [編集]

ハワイ島マウナロア火山で観測された二酸化炭素の大気中濃度（Y軸が 310 ppm から始まっていることに注意。また周期的に濃度が上下しているのは、冬と夏とで植物が吸収する二酸化炭素の量が異なるためである。植物が枯れる冬は、夏に比べ植物の二酸化炭素の吸収量は低下する）。

二酸化炭素は赤外線の 2.5 - 3 μm、4 - 5 μm の波長帯域に強い吸収帯を持つため、地上からの熱が宇宙へと拡散することを防ぐ、いわゆる温室効果ガスとして働く。

二酸化炭素の温室効果は、同じ体積あたりではメタンやフロンにくらべ小さいものの、排出量が莫大であることから、地球温暖化の最大の原因とされる（地球温暖化の原因を参照）。

2006年現在の大気中にはおよそ381 ppm（0.038 %）ほどの濃度で二酸化炭素が含まれるが、氷床コアなどの分析から産業革命以前は、およそ280 ppm（0.028 %）の濃度であったと推定されている。濃度増加の要因は、主に化石燃料の大量消費と考えられている（IPCC第4次評価報告書を参照）。

また、二酸化炭素そのものの海水中への溶存量が増えることによって海水が酸性化し、生態系に悪影響を与える海洋酸性化も懸念されている（地球温暖化の影響も参照）。

1997年には京都議定書によって二酸化炭素を含めた各国の温室効果ガス排出量の削減目標が示され、各国でその削減を努力することを締結した。

その手法は多岐に亘る。エネルギーや農業・畜産業など人為起源の二酸化炭素の排出量を抑制する努力、および森林の維持・育成や二酸化炭素回収貯留 (CCS) 技術の開発など、二酸化炭素を固定する努力が進められている。また排出権取引などを活用して、世界的に二酸化炭素の排出量を削減を促進する努力も行われている。（地球温暖化への対策を参照）

しかし、氷床コアから推定される過去数十万年間の気温変動と二酸化炭素濃度データでは、気温の変化の後に二酸化炭素濃度が上昇しており、この点についての十分な説明がないなど、様々な観点から批判されている。

このような様々な見地からの検証を排斥する態度から、二酸化炭素の地球温暖化への影響は実際には小さく、政治・経済の取引に利用されているだけだという見解もある。

2013年5月、ハワイ州のマウナロア観測所、サンディエゴのスクリップス海洋研究所の観測で日間平均二酸化炭素量が人類史上初めて400ppmを突破したことが発表された^[5]。

有機合成反応の開発 [編集]

東京工業大学の岩澤伸治教授らは、二酸化炭素を炭化水素と反応させる有機合成反応を開発した。触媒としてロジウムを用い、炭素と水素の結合を弱めて反応させる。大気圧で反応が進むが、特定の化合物やアルミニウムが必要になるなどの実用化に向けた課題もある。^[6]

参考文献 [編集]

ウィキメディア・コモンズには、二酸化炭素に関連するメディアがあります。

^ ^a ^b Merck Index 12th ed., 1857.
^ http://www.fri.go.jp/suppression/co2.html
^ 昭和炭酸による解説または日本炭酸による解説
^ 日本国経済産業省・化学工業統計月報
^ “大気中のCO2量が歴史的水準を突破、専門家らが行動を呼びかけ”. AFP (2013年5月11日). 2013年5月11日閲覧。
^ 2011年1月25日の朝日新聞朝刊22面

外部リンク [編集]

「Carbon dioxide」 - Encyclopedia of Earthにある「二酸化炭素」についての項目（英語）。
国際化学物質安全性カード二酸化炭素 - 国立医薬品食品衛生研究所

UpToDate Contents

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1. 二酸化炭素のモニタリング（カプノグラフィ） carbon dioxide monitoring capnography
2. 静脈血ガスおよび動脈血液ガスの代替 venous blood gases and other alternatives to arterial blood gases
3. 一酸化炭素中毒 carbon monoxide poisoning
4. 眼の待機手術に対する麻酔 anesthesia for elective eye surgery
5. Anesthesia for elective spine surgery in adults

Japanese Journal

第52次日本南極地域観測隊夏隊における東京海洋大学「海鷹丸」観測報告

橋田元,佐々木洋,北出裕二郎,小達恒夫
南極資料 56(1), 68-83, 2012-03-30
… VIII期6か年計画(平成22-27年度)の第1年次として重点研究観測及び一般研究観測の課題を実施するため,東京海洋大学練習船「海鷹丸」の南極海航海おいて海洋観測を実施した.主として,南極海の温暖化,大気中二酸化炭素濃度増加に伴う海洋酸性化などの変化が生態系に与える影響,及びプランクトン群集組成の変動と環境変動との関係の解明を目指すことが目的である.今回の観測航海は,「海鷹丸」の平成22年度遠洋航海UM-10 …
NAID 110009103296

小学校理科における学び文化の創造(12) : 「血液のはたらき」の理解を促す教材の開発

中田晋介,柴一実,山崎敬人,志田正訓,ナカタシンスケ,シバカズミ,ヤマサキタカヒト,シダマサクニ,Nakata Shinsuke,Shiba Kazumi,Yamasaki Takahito,Shida Masakuni
学部・附属学校共同研究紀要 (40), 273-278, 2012-03-26
… ⑤運動時の心臓の働きについても,約4割の児童が酸素を供給すると回答しているが,栄養分を供給したり,二酸化炭素や老廃物を運び出したりすると回答している児童は少ない。 …
NAID 120004007692

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Japan Pharmaceutical Reference

販売名

二酸化炭素

組成

本品は定量するとき，二酸化炭素（CO₂）99.5vol％以上を含む。

効能または効果

酸素吸入時の呼吸中枢を刺激
高山病における呼吸困難，麻酔時における覚せいと手術後の肺拡張不全の予防^1）
一酸化炭素，モルヒネ，シアン化合物などの中毒時における呼吸中枢の興奮性低下^1）
炭酸水による水浴による脈拍及び拡張期血圧の減少，静脈血の心臓還流の改善と拍出量の増加，皮膚の充血，呼吸量の増加^1）
ドライアイスは狼瘡，色素斑などの皮膚疾患に腐食剤として使用^1）

酸素吸入に併用する場合は，通常純酸素に対して数％本品を混ぜる。

薬効薬理

呼吸中枢は動脈血の二酸化炭素量の増加により興奮する。その結果，呼吸が速くかつ大きくなって，肺胞内におけるガス交換が活性化される。動脈血内の二酸化炭素量を減じようとする自律性の機構である。¹⁾
血中二酸化炭素量の増加はまた循環系にも影響を及ぼし，脳の血管中枢に働いて全身の血管の収縮を起こすが，脳血管は拡張して血流の増加をきたす。心拍動数及び刺激伝導は抑制されるが拍出量は増加する。¹⁾

有効成分に関する理化学的知見

分子式

CO₂

一般名

二酸化炭素（炭酸ガス）

化学名

二酸化炭素（Carbon Dioxide）

分子量

44.01

昇華温度（固体）

?78.5℃（101.3kPa）

比　重

約1.5（空気＝1）

蒸気圧

5.7MPa（20℃）

性　状

本品1mLは水1mLに溶け，微酸性である。本品1,000mlは温度0℃，気圧101.3kPaで約1.978gである。本品1kgは0℃，気圧101.3kPaで約506Lである。本品は不燃性である。

★リンクテーブル★

国試過去問	「102I080」「097G024」「102B031」
リンク元	「重炭酸イオン」「酸素」「動脈血二酸化炭素分圧」「空気」「他に分類されない治療を主目的としない医薬品」
拡張検索	「二酸化炭素解離曲線」「呼気終末二酸化炭素濃度」「二酸化炭素吸収曲線」
関連記事	「炭素」

「102I080」

二酸化炭素
	IUPAC名二酸化炭素; Carbon dioxide
	別称炭酸ガス; ドライアイス（固体）
識別情報
CAS登録番号	124-38-9
EINECS	204-696-9
RTECS番号	FF6400000
	SMILES C(=O)=O;
	InChI InChI=1/CO2/c2-1-3;
特性
化学式	CO2
モル質量	44.01 g/mol
外観	無色気体
密度	1.562 g/cm3 (固体, 1 atm, −78.5 °C); 0.770 g/cm3 (液体, 56 atm, 20 °C); 0.001977 g/cm3 (気体, 1 atm, 0 °C)
融点	−56.6 °C, 216.6 K (5.2 atm)
沸点	−78.5 °C, 194.7 K (760 mmHg, 昇華)
水への溶解度	0.145 g/100cm3 (25 °C, 100 kPa)
酸解離定数 pKa	6.35
構造
結晶構造	立方晶系（ドライアイス）
分子の形	直線型
双極子モーメント	0 D
熱化学
標準生成熱 ΔfHo	−393.509 kJ mol−1
標準モルエントロピー So	213.74 J mol−1K−1
標準定圧モル比熱, Cpo	37.11 J mol−1K−1
危険性
引火点	不燃性
関連する物質
その他の陰イオン	二硫化炭素
その他の陽イオン	二酸化ケイ素; 二酸化ゲルマニウム; 二酸化スズ; 二酸化鉛
関連する化合物	一酸化炭素; 炭酸
	特記なき場合、データは常温（25 °C）・常圧（100 kPa）におけるものである。

　　[★]

60歳の男性。意識不明のため搬入された。1時間前、下水道の点検のため同僚とマンホールのふたを開けて内部を確認し、そのまま中に入った。同僚は通行人の誘導のためその場を離れ、20分後に戻ってみると本人の姿が見えず、間もなく下流で発見された。この種の事故防止のために、測定が義務付けられているのはどれか。

[正答]

※国試ナビ4※　［102I079］←［国試_102］→［103A001］

「097G024」

　　[★]

環境の変化と関連指標の組合せで正しいのはどれか。

[正答]

※国試ナビ4※　［097G023］←［国試_097］→［097G025］

「102B031」

　　[★]

大気汚染に係る環境基準が設定されていないのはどれか。

[正答]

※国試ナビ4※　［102B030］←［国試_102］→［102B032］

「重炭酸イオン」

　　[★]

英: bicarbonate ion, HCO₃^-
関: 二酸化炭素、重炭酸。酸塩基平衡。血液ガス分析

基準値

arterial blood gases [HCO₃^-]：22-30 mEq/l (HIM. A-3)。24±2 mEq/l

生理学

血中重炭酸イオン濃度と尿への重炭酸イオンの排泄

血中重炭酸イオン濃度が24mEq/l以下では原尿中の重炭酸イオンはほとんどが再吸収される。
血中重炭酸イオン濃度が24mEq/lを超えると、超過分は尿中に排泄される。

腎臓におけるHCO3-の再吸収量

1. 血清カリウム濃度と負の相関関係　　血清カリウム濃度↓　→　腎HCO3-再吸収量↑
2. 有効循環血漿量と負の相関関係　　有効循環血漿量↓　→　腎HCO3-再吸収量↑
3. 血清カルシウム濃度と正の相関関係　血清カルシウム濃度↑　→　腎HCO3-再吸収量↑

臨床関連

重炭酸イオン欠乏症候群

電解質異常

「酸素」

　　[★]

英: oxygen
関: 空気、酸素療法

大気中の乾燥空気に含まれる酸素 20.946%

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A9%BA%E6%B0%97

麻酔科

参考1

	酸素	笑気	空気	二酸化炭素
医療ガス配管	緑	青	黄	橙
ガスボンベの色(日本)				緑
ピンインデックス	・　　　・	・　　　・	・　・　　・	・　・
ピン	2	2	3	2
角度(時計回り)	180	135	120	-90

参考

1.

http://www.eonet.ne.jp/~hidarite/me2/anzenkanri05.html

「動脈血二酸化炭素分圧」

　　[★]

英: arterial carbon dioxide pressure, P_aCO2, arterial partial pressure of carbon dioxide
同: 動脈血炭酸ガス分圧; 炭酸ガス分圧 carbon dioxide partial pressure,二酸化炭素分圧 P_co2
関: 二酸化炭素、重炭酸イオン濃度、二酸化炭素解離曲線。酸塩基平衡

基準値：35-45torr
基準値(HIM.A-3)：32-45 mmHg

SIRSの診断基準ではPaCO2＜32mmHg

臨床関連

高炭酸ガス血症 hypercapnia：動脈血炭酸ガス分圧が45Torr以上
低炭酸ガス血症 hypocapnia：動脈血炭酸ガス分圧が35mmHg以下

「空気」

　　[★]

英: air、aero
同: 大気 atmospheric air
関: 気体、エアロ

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A9%BA%E6%B0%97

表1: 乾燥空気の成分
成分	化学式	体積比 [%]	重量比 [%]
窒素	N₂	78.084	75.510
酸素	O₂	20.946	23.010
アルゴン	Ar	0.930	1.286
二酸化炭素	CO₂	0.034	0.040

「他に分類されない治療を主目的としない医薬品」

　　[★]

商品

「二酸化炭素解離曲線」

　　[★]

英: carbon dioxide dissociation curve
同: 炭酸ガス解離曲線　←　こっちの方がよく使われているかもしれない; 炭酸ガス吸収曲線二酸化炭素吸収曲線 carbon dioxideabsorption curve
関: 動脈血二酸化炭素分圧

「呼気終末二酸化炭素濃度」

　　[★] 呼気終末炭酸ガス濃度

「二酸化炭素吸収曲線」

　　[★]

関: 炭酸ガス解離曲線

「炭素」

　　[★]

英: carbon、C、carbonic
関: カルボニック、クーロン、システイン、シトシン、炭酸、カーボン

[Merck-1] Merck Index 12th ed., 1857.

[2] ttp://www.fri.go.jp/suppression/co2.html

[3] 昭和炭酸による解説または日本炭酸による解説

[4] 日本国経済産業省・化学工業統計月報

[5] “大気中のCO2量が歴史的水準を突破、専門家らが行動を呼びかけ”. AFP (2013年5月11日). 2013年5月11日閲覧。

[6] 2011年1月25日の朝日新聞朝刊22面

二酸化炭素



IUPAC名二酸化炭素 Carbon dioxide
別称炭酸ガスドライアイス（固体）
識別情報
CAS登録番号	124-38-9
EINECS	204-696-9
RTECS番号	FF6400000
SMILES C(=O)=O
InChI InChI=1/CO2/c2-1-3
特性
化学式	CO₂
モル質量	44.01 g/mol
外観	無色気体
密度	1.562 g/cm³ (固体, 1 atm, −78.5 °C) 0.770 g/cm³ (液体, 56 atm, 20 °C) 0.001977 g/cm³ (気体, 1 atm, 0 °C)
融点	−56.6 °C, 216.6 K (5.2 atm^[1])
沸点	−78.5 °C, 194.7 K (760 mmHg^[1], 昇華)
水への溶解度	0.145 g/100cm³ (25 °C, 100 kPa)
酸解離定数 pK_a	6.35
構造
結晶構造	立方晶系（ドライアイス）
分子の形	直線型
双極子モーメント	0 D
熱化学
標準生成熱 Δ_fH^o	−393.509 kJ mol⁻¹
標準モルエントロピー S^o	213.74 J mol⁻¹K⁻¹
標準定圧モル比熱, C_p^o	37.11 J mol⁻¹K⁻¹
危険性
引火点	不燃性
関連する物質
その他の陰イオン	二硫化炭素
その他の陽イオン	二酸化ケイ素二酸化ゲルマニウム二酸化スズ二酸化鉛
関連する化合物	一酸化炭素炭酸
特記なき場合、データは常温（25 °C）・常圧（100 kPa）におけるものである。

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体内でのCO2産生

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目次

性質 [編集]

毒性 [編集]

反応性 [編集]

生産 [編集]

用途 [編集]

温室効果 [編集]

有機合成反応の開発 [編集]

関連項目 [編集]

参考文献 [編集]

外部リンク [編集]

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販売名

組成

効能または効果

薬効薬理

有効成分に関する理化学的知見

分子式

一般名

化学名

分子量

昇華温度（固体）

比 重

蒸気圧

性 状

★リンクテーブル★

「102I080」

「097G024」

「102B031」

「重炭酸イオン」

基準値

生理学

血中重炭酸イオン濃度と尿への重炭酸イオンの排泄

腎臓におけるHCO3-の再吸収量

臨床関連

電解質異常

「酸素」

麻酔科

参考

「動脈血二酸化炭素分圧」

臨床関連

「空気」

「他に分類されない治療を主目的としない医薬品」

商品

「二酸化炭素解離曲線」

「呼気終末二酸化炭素濃度」

「二酸化炭素吸収曲線」

「炭素」

比　重

性　状