DIOXYDE DE CARBONE

Le dioxyde de carbone est un composé chimique de formule CO₂.
Il est constitué de molécules dont chaque atome de carbone est lié par une double liaison covalente à deux atomes d'oxygène.
À température ambiante, le dioxyde de carbone est gazeux et, aux concentrations habituelles, il est inodore.

CAS : 124-38-9
MF : CO₂
MW : 44,01
EINECS : 204-696-9

Synonymes : Eau exempte de dioxyde de carbone ; solution étalon pour le dosage du dioxyde de carbone ; dioxyde de carbone (nom générique) ; dioxyde de carbone liquide réfrigéré ; dioxyde de carbone solide ; dioxyde de carbone gazeux ; dioxyde de carbone liquide ; dioxyde de carbone solide

Source principale de carbone dans le cycle du carbone, le dioxyde de carbone atmosphérique est indispensable à la vie sur Terre.
Dans l'air, il est transparent à la lumière visible mais absorbe le rayonnement infrarouge, agissant ainsi comme un gaz à effet de serre. Le dioxyde de carbone est soluble dans l'eau et se trouve dans les eaux souterraines, les lacs, les calottes glaciaires et l'eau de mer.
Le dioxyde de carbone est un gaz à l'état de traces dans l'atmosphère terrestre, à une concentration de 428 parties par million (ppm) [a], soit environ 0,043 % (en juillet 2025), contre 280 ppm (environ 0,028 %) à l'époque préindustrielle.
La combustion des énergies fossiles est la principale cause de cette augmentation des concentrations de CO₂, qui est elle-même la cause première du changement climatique.
Depuis la fin du Précambrien, la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre préindustrielle était régulée par les organismes et les caractéristiques géologiques.
Les plantes, les algues et les cyanobactéries utilisent l'énergie solaire pour synthétiser des glucides à partir de dioxyde de carbone et d'eau, un processus appelé photosynthèse, qui produit de l'oxygène comme déchet.

En retour, tous les organismes aérobies consomment de l'oxygène et rejettent du dioxyde de carbone comme déchet lorsqu'ils métabolisent des composés organiques pour produire de l'énergie par respiration. Le dioxyde de carbone est libéré par la décomposition ou la combustion de matières organiques, comme lors des feux de forêt.
Lorsqu'il se dissout dans l'eau, il forme des carbonates et principalement des bicarbonates (HCO₃⁻), ce qui provoque l'acidification des océans à mesure que la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère augmente.
Le dioxyde de carbone est 53 % plus dense que l'air sec, mais il a une longue durée de vie et se mélange parfaitement à l'atmosphère.
Environ la moitié des émissions excédentaires de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est absorbée par les puits de carbone terrestres et océaniques.
Ces puits peuvent se saturer et sont instables, car la décomposition et les feux de forêt libèrent du CO₂ dans l'atmosphère.
Le CO₂, ou le carbone qu'il contient, est finalement séquestré (stocké à long terme) dans les roches et les gisements organiques comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel.
La quasi-totalité du CO₂ produit par l'activité humaine est rejetée dans l'atmosphère.

Moins de 1 % du CO₂ produit annuellement est utilisé à des fins commerciales, principalement dans l'industrie des engrais et dans l'industrie pétrolière et gazière pour la récupération assistée du pétrole. Parmi ses autres applications commerciales, on peut citer la production alimentaire et de boissons, la fabrication de métaux, le refroidissement, la lutte contre les incendies et la stimulation de la croissance des plantes en serre.
Le dioxyde de carbone (CO₂) est le 18e produit chimique le plus fréquemment fabriqué aux États-Unis.
Le dioxyde de carbone a de nombreuses applications, notamment la réfrigération, la fabrication de boissons gazeuses (par exemple, les sodas), les extincteurs, la création d'une atmosphère inerte (environnement non réactif) et son utilisation comme modérateur dans certains types de réacteurs nucléaires.
Le dioxyde de carbone est largement utilisé pour la réfrigération des produits laitiers, des produits carnés, des aliments surgelés et autres denrées périssables pendant leur transport.

Il est également utilisé comme agent réfrigérant dans de nombreux procédés industriels, tels que le broyage de matériaux thermosensibles, le polissage du caoutchouc, le traitement thermique des métaux, le frettage de pièces mécaniques, les pièges à froid sous vide, etc. Le dioxyde de carbone gazeux est utilisé pour la carbonatation des boissons gazeuses, le contrôle du pH dans le traitement de l'eau, les procédés chimiques, la conservation des aliments, la formation de couches inertes dans les industries chimiques et alimentaires et le soudage des métaux, la stimulation de la croissance des plantes, le durcissement des moules et des noyaux en fonderie, ainsi que dans les dispositifs pneumatiques.
Le dioxyde de carbone est utilisé comme fluide frigorigène consommable pour la congélation et la réfrigération des produits alimentaires ; pour les essais à basse température de composants aéronautiques, de missiles et électroniques ; pour la stimulation des puits de pétrole et de gaz ; pour le polissage du caoutchouc ; et pour le contrôle des réactions chimiques.
Le dioxyde de carbone est également utilisé comme agent extincteur dans les systèmes d'extinction d'incendie portables et intégrés.

Le dioxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et incombustible présent dans toute l'atmosphère et essentiel à la vie sur Terre.
On trouve du dioxyde de carbone sur d'autres planètes du système solaire.
Les calottes glaciaires de Mars sont principalement composées de dioxyde de carbone gelé et l'atmosphère de Vénus est majoritairement constituée de dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone est naturellement présent à environ 0,03 % v/v de l'atmosphère.
Le dioxyde de carbone, également appelé glace carbonique, se présente généralement sous forme de granulés ou de blocs blancs.
Un composé à un atome de carbone de formule CO₂ dans lequel chaque atome de carbone est lié à un atome d'oxygène par une double liaison.
Gaz incolore et inodore dans des conditions normales, le dioxyde de carbone est produit lors de la respiration par tous les animaux, champignons et micro-organismes qui dépendent directement ou indirectement des plantes vivantes ou en décomposition pour se nourrir.
La dissolution du dioxyde de carbone dans un liquide sous pression, comme dans les boissons gazeuses.
L'addition de dioxyde de carbone à des composés, par exemple l'insertion de dioxyde de carbone dans les réactifs de Grignard.

Le dioxyde de carbone (CO₂) est un gaz incolore et inodore, soluble dans l'eau, l'éthanol et l'acétone. Sa masse volumique est de 1,977 g/dm³ (0 °C), son point de fusion est de -56,6 °C et son point d'ébullition de -78,5 °C.
Le dioxyde de carbone est présent dans l'atmosphère (0,04 % en volume), mais son temps de séjour dans cette phase est court, car il est consommé par les plantes lors de la photosynthèse et produit par la respiration et la combustion.
Le dioxyde de carbone est facilement préparé en laboratoire par l'action d'acides dilués sur des carbonates métalliques ou par chauffage sur des carbonates de métaux lourds.
Le dioxyde de carbone est un sous-produit de la fabrication de la chaux et des procédés de fermentation.
Le dioxyde de carbone a un intervalle de température à l'état liquide étroit et le dioxyde de carbone liquide n'est produit qu'à haute pression.
La molécule de CO₂ est linéaire, chaque atome d'oxygène formant une double liaison avec l'atome de carbone. Chimiquement, elle est inerte et n'entretient pas la combustion.
Le dioxyde de carbone se dissout dans l'eau pour donner de l'acide carbonique. De grandes quantités de dioxyde de carbone solide (glace carbonique) sont utilisées dans les procédés nécessitant une réfrigération à grande échelle.

Le dioxyde de carbone est également utilisé dans les extincteurs comme alternative avantageuse à l'eau pour la plupart des incendies, et comme composant des gaz médicaux car il favorise l'expiration.
Le dioxyde de carbone est aussi utilisé dans les boissons gazeuses.
Le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère a augmenté d'environ 12 % au cours des 100 dernières années, principalement en raison de la combustion intensive de combustibles fossiles et de la destruction de vastes zones de forêt tropicale.
Ce phénomène est considéré comme la principale cause de l'augmentation moyenne de 0,5 °C des températures mondiales sur la même période, par le biais de l'effet de serre.
Des mesures sont actuellement prises pour prévenir de nouvelles augmentations de la concentration de CO₂ atmosphérique et le réchauffement climatique qui en découle.
Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore, un composant naturel de l'air et un élément du cycle global du carbone.
Le dioxyde de carbone joue un rôle important dans la photosynthèse, processus au cours duquel les plantes transforment le CO₂ en oxygène. Parallèlement, le dioxyde de carbone est un important gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique et aux changements climatiques.
Sa concentration est influencée par des processus naturels et des activités humaines telles que la combustion des énergies fossiles.

Le suivi et le contrôle des émissions de CO₂ sont donc essentiels à la protection de l'environnement et à la politique climatique.
À température et pression ambiantes, le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore, connu pour son rôle dans l'atmosphère terrestre et les processus biologiques.
C'est une molécule linéaire, composée d'un atome de carbone lié par covalence à deux atomes d'oxygène, avec une masse moléculaire d'environ 44,01 g/mol.
Le dioxyde de carbone est produit naturellement par des processus tels que la respiration, la combustion et la décomposition, et il est également un sous-produit de diverses activités industrielles.
Solide dans l'eau, il forme de l'acide carbonique, qui joue un rôle crucial dans le cycle du carbone et la chimie des océans.
Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique en piégeant la chaleur dans l'atmosphère.
Sa concentration est surveillée en raison de son impact environnemental, notamment en lien avec les changements climatiques. En matière de sécurité, le dioxyde de carbone est généralement non toxique à faibles concentrations, mais à fortes concentrations, il peut provoquer l'asphyxie en remplaçant l'oxygène de l'air.
Son numéro CAS, 124-38-9, est utilisé pour son identification dans les bases de données chimiques et les cadres réglementaires.

Propriétés chimiques du dioxyde de carbone
Point de fusion : −78,5 °C (littérature)
Point d'ébullition : −78,46 °C
Densité : 1,977 (0 °C)
Densité de vapeur : 1,52 (par rapport à l'air)
Pression de vapeur : 56,5 atm (20 °C)
Indice de réfraction : 1,0004
Température de stockage : −70 °C
Solubilité : À 20 °C et sous une pression de 101 kPa, 1 volume de dioxyde de carbone se dissout dans environ 1 volume d'eau.
Aspect : Gaz incolore
Couleur : Incolore
Odeur : À 100 % Inodore
Solubilité dans l'eau : mL CO₂/100 mL H₂O à 760 mm : 171 (0 °C), 88 (20 °C), 36 (60 °C) [MER06]
Conductivité thermique : 0,016632 W/(m·K)
Merck : 131819
BRN : 1900390
Constante de la loi de Henry : 3,4 × 10⁻⁴ mol/(m³Pa) à 25 °C, Burkholder et al. (2019)
Limites d'exposition : VLE-VME 5 000 ppm (≈ 9 000 mg/m³) (ACGIH, MSHA et OSHA) ; VLE-SEL 30 000 ppm (ACGIH).
Constante diélectrique : 1,6 (0 °C)
Stabilité : Stable. Incompatible avec les métaux chimiquement actifs, tels que les métaux alcalins.
Ingrédient cosmétique : Propulseur
InChI : 1S/CO2/c2-1-3
InChIKey : CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N
LogP : 0,830 (est.)
Tension superficielle : 1,19 mN/m à 293,15 K
Référence CAS : 124-38-9
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : Dioxyde de carbone (124-38-9)
Numéro CAS sans étiquette : 124-38-9

Le dioxyde de carbone (CO2), également appelé anhydride carbonique ou gaz carbonique, est un gaz incolore et inodore qui se liquéfie à -65 °C (-86 °F) et se solidifie dans la glace sèche à -78,2 °C (-107 °F).
Le dioxyde de carbone est soluble dans l'eau, l'alcool et la plupart des solutions alcalines.
Lors d'une réaction relativement lente, le dioxyde de carbone s'hydrate dans l'eau pour former de l'acide carbonique, qui est corrosif.
Dans la production pétrolière, la vitesse du dioxyde de carbone gazeux peut accroître considérablement le taux de corrosion, la présence de sels devenant alors négligeable.
Le dioxyde de carbone est utilisé dans la préparation de boissons gazeuses, d'extincteurs, comme réfrigérant pour la glace carbonique et comme matière première dans la production de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium selon le procédé Solvay.
Propriétés physiques : Gaz incolore, inodore et insipide ; 1,53 fois plus lourd que l'air ; densité de 1,80 g/L à 25 °C ; liquéfiable sous pression ; se liquéfie à -56,6 °C à 5,2 atm ; densité du CO₂ liquide à 0 °C et 34 atm : 0,914 g/mL. Se solidifie en flocons blancs semblables à de la neige, appelés glace carbonique, de densité 1,56 g/cm³ à -79 °C ; la glace carbonique se transforme en CO₂ gazeux à -78,5 °C ; température critique : 31 °C ; pression critique : 72,79 atm ; densité critique : 94 cm³/mol ; modérément soluble dans l’eau, sa solubilité est de 173 mL et 88 mL de CO₂ pour 100 mL d’eau à 0 °C et 20 °C, respectivement ; la solubilité augmente avec la pression.

Utilisations :
Carburation des boissons ; fabrication de carbonates ; prévention et extinction des incendies ; inertage des matériaux inflammables lors de la fabrication, de la manipulation et du transport ; propulseur dans les aérosols ; production de glace carbonique pour la réfrigération ; production de fumées inoffensives sur scène ; fumigant pour le riz ; antiseptique en bactériologie et dans l’industrie des produits surgelés.
Le CO₂ supercritique ou liquide est utilisé pour l’extraction de la caféine et des arômes de houblon ; nettoyage à sec. Dégraissage des métaux ; nettoyage des puces semi-conductrices ; application de peinture ; modification des polymères.
Alternative respectueuse de l'environnement aux solvants potentiellement dangereux utilisés en chimie organique et des polymères.
Le dioxyde de carbone est un gaz obtenu lors de la fermentation du glucose (sucre de céréales) en alcool éthylique. Il est utilisé dans les aliments conditionnés sous pression comme propulseur ou agent aérant et pour la carbonatation des boissons.
Le dioxyde de carbone est libéré lors de la réaction acido-carbonatée des agents levants dans les produits de boulangerie, ce qui entraîne une augmentation de volume.

À l'état solide, le dioxyde de carbone est appelé glace carbonique et est utilisé pour la congélation et la réfrigération.
Le dioxyde de carbone a plusieurs utilisations majeures : le dioxyde de carbone solide, ou glace carbonique, est utilisé comme réfrigérant.
Une autre utilisation importante du dioxyde de carbone se trouve dans l'industrie des sodas.
Le soda est du carbonate de sodium monohydraté (Na₂CO₃·10H₂O).
Parmi les autres formes de soda, on trouve le carbonate de sodium à lessive (Na₂CO₃·10H₂O) et le bicarbonate de soude (NaHCO₃). Le dioxyde de carbone est utilisé comme gaz dans les extincteurs, comme gaz de gonflage pour les dispositifs de flottaison et comme propulseur (par exemple dans les armes à air comprimé).
Ces dernières années, l'utilisation du dioxyde de carbone comme fluide supercritique dans les applications de la chimie verte s'est accrue.
Un fluide supercritique est un fluide dont la température et la pression sont supérieures à son point critique.

Applications pharmaceutiques
Le dioxyde de carbone et d'autres gaz comprimés, tels que l'azote et le protoxyde d'azote, sont utilisés comme propulseurs pour les aérosols pharmaceutiques topiques.
Ils sont également utilisés dans d'autres produits aérosols compatibles avec la pulvérisation grossière produite par les gaz comprimés, comme les cosmétiques, les produits d'entretien pour meubles et les nettoyants pour vitres.
Les avantages des gaz comprimés comme propulseurs pour aérosols sont leur coût réduit, leur faible toxicité et leur absence quasi totale d'odeur et de goût.
De plus, contrairement aux gaz liquéfiés, leur pression varie relativement peu avec la température.

Cependant, l'inconvénient des gaz comprimés est l'absence de réservoir de propulseur dans l'aérosol, ce qui entraîne une diminution de la pression au fur et à mesure de l'utilisation du produit.
Il en résulte une modification des caractéristiques de pulvérisation.
Par ailleurs, si un produit contenant un gaz comprimé comme propulseur est actionné en position inversée, c'est la phase vapeur, et non la phase liquide, qui est libérée. La majeure partie du propulseur se trouve en phase vapeur ; par conséquent, une partie est perdue et les caractéristiques de pulvérisation sont altérées.
De plus, les pulvérisations produites à partir de gaz comprimés sont très humides. Des vannes, telles que la prise de vapeur ou le tube plongeur double, sont disponibles et permettent de remédier à ces problèmes.
Le dioxyde de carbone est également utilisé pour chasser l'air des produits pharmaceutiques par barbotage et ainsi inhiber l'oxydation.
Comme additif alimentaire, le dioxyde de carbone sert à gazéifier les boissons et à préserver les aliments comme le pain contre la formation de moisissures. Le gaz est injecté entre le produit et son emballage.
Le dioxyde de carbone solide est également largement utilisé pour la réfrigération temporaire des produits, tandis que le dioxyde de carbone liquide, manipulable jusqu'à 318 °C sous haute pression, est utilisé comme solvant pour les arômes et les parfums, principalement dans les industries de la parfumerie et de l'agroalimentaire.

Alimentation
Le dioxyde de carbone est un additif alimentaire utilisé comme propulseur et régulateur d'acidité dans l'industrie agroalimentaire. Le dioxyde de carbone est autorisé dans l'UE[121] (sous le numéro E290), aux États-Unis, en Australie et en Nouvelle-Zélande.
Les bonbons Pop Rocks sont conditionnés sous pression de dioxyde de carbone à environ 4 000 kPa (40 bars ; 580 psi).
En bouche, le dioxyde de carbone se dissout (comme les autres bonbons durs) et libère des bulles de gaz avec un bruit sec.
Les agents levants font lever la pâte en produisant du dioxyde de carbone.
La levure de boulanger produit du dioxyde de carbone par fermentation des sucres contenus dans la pâte, tandis que les agents levants chimiques, tels que la levure chimique et le bicarbonate de soude, libèrent du dioxyde de carbone lorsqu'ils sont chauffés ou exposés à des acides.

Méthodes de production
Le dioxyde de carbone représente 0,037 % du volume de l'atmosphère.
Plusieurs méthodes permettent de produire de grandes quantités de CO₂.
La combustion du coke ou d'autres substances carbonées produit du CO₂ : C(coke) + O₂ → CO₂(g). Dans les procédés de combustion, le CO₂ est concentré par séparation des autres gaz grâce à des techniques d'épuration et d'absorption.
Une autre source de CO₂ est la calcination (chauffage lent) de carbonates tels que le calcaire, CaCO₃ : CaCO₃(s) → CaO + CO₂(g).
Ce procédé a lieu dans un four à chaux pour la production de carbonate de calcium précipité à des températures comprises entre 500 °C et 900 °C.
Le dioxyde de carbone est également produit comme sous-produit lors des réactions de fermentation pour la production d'alcools.
Un exemple est la fermentation du glucose, C₆H₁₂O₆, en éthanol (C₂H₅OH) : C₆H₁₂O₆(aq) → 2C₂H₅OH(aq) + 2CO₂(g).
Le dioxyde de carbone est produit comme sous-produit dans de nombreuses synthèses, telles que le procédé Haber, pour la production d'ammoniac.

Préparation
Le dioxyde de carbone est produit comme sous-produit dans de nombreux procédés. 
Le dioxyde de carbone est produit comme sous-produit lors de la fabrication de la chaux à partir de carbonate de calcium :
CaCO₃ → CaO + CO₂
Le CO₂ provient également du gaz de synthèse, un mélange de CO, CO₂, H₂ et N₂ issu de l'air obtenu par reformage à la vapeur.
Le dioxyde de carbone est aussi obtenu par combustion du gaz naturel :
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Le dioxyde de carbone est également obtenu comme sous-produit lors du procédé Haber-Bosch de fabrication de l'ammoniac.
Ce procédé consiste à faire passer de la vapeur d'eau et de l'air sur du coke chaud. Le dioxyde de carbone est également produit, en même temps que l'éthanol, par fermentation des glucides par les levures :
C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH
Au laboratoire, le CO₂ peut être produit par la réaction d'un carbonate avec un acide minéral dilué :
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Méthodes de production
Le dioxyde de carbone est obtenu industriellement en grandes quantités comme sous-produit de la fabrication de la chaux ; par l'incinération du coke ou d'autres matières carbonées ; et par la fermentation du glucose par les levures.
Au laboratoire, le dioxyde de carbone peut être préparé par addition d'acide à un carbonate.