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二氧化碳?xì)怏w是大氣組成的一部分（占大氣總體積的0.03%-0.04%），在自然界中含量豐富，其產(chǎn)生途徑主要有以下幾種：①有機(jī)物（包括動(dòng)植物）在分解、發(fā)酵、腐爛、變質(zhì)的過程中都可釋放出二氧化碳。②石油、石臘、煤炭、天然氣燃燒過程中，也要釋放出二氧化碳。③石油、煤炭在生產(chǎn)化工產(chǎn)品過程中，也會(huì)釋放出二氧化碳。④所有糞便、腐植酸在發(fā)酵，熟化的過程中也能釋放出二氧化碳。⑤所有動(dòng)物在呼吸過程中，都要吸氧氣吐出二氧化碳。

17世紀(jì)初，比利時(shí)海爾蒙特（即揚(yáng)·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，Jan Baptista van Helmont，1580年－1644年）發(fā)現(xiàn)木炭燃燒之后除了產(chǎn)生灰燼外還產(chǎn)生一些看不見、摸不著的物質(zhì)，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種被他稱為“森林之精”的二氧化碳是一種不助燃的氣體，確認(rèn)了二氧化碳是一種氣體；還發(fā)現(xiàn)燭火在該氣體中會(huì)自然熄滅，這是二氧化碳惰性性質(zhì)的次發(fā)現(xiàn)。不久后，德國化學(xué)家霍夫曼（即弗里德里?！せ舴蚵?，F(xiàn)riedrich Hoffmann，1660年－1742年）對被他稱為“礦精（spiritus mineralis）”的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行研究，推斷出二氧化碳水溶液具有弱酸性。

1840年，法國化學(xué)家杜馬（即讓-巴蒂斯特·安德烈·杜馬，Jean-Baptiste André Dumas，1800年－1884年）把經(jīng)過精確稱量的含純粹碳的石墨放進(jìn)充足的氧氣中燃燒，并且用氫氧化鉀溶液吸收生成的“固定空氣”，計(jì)算出“固定空氣”中氧和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為72.734：27.266。此前，阿伏伽德羅（即阿莫迪歐·阿伏伽德羅，Amedeo Avogadro，1776年8月9日—1856年7月9日）于1811年提出了假說——“在同一溫度和壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。”化學(xué)家們結(jié)合氧和碳的原子量得出“固定空氣”中氧和碳的原子個(gè)數(shù)簡單的整數(shù)比是2：1，又以阿伏伽德羅于1811年提出的假說為依據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)測出“固定空氣”的分子量為44，從而得出“固定空氣”的化學(xué)式為CO2，與此化學(xué)式相應(yīng)的名稱便是“二氧化碳”。

CO2分子形狀是直線形的，其結(jié)構(gòu)曾被認(rèn)為是：O=C=O。但CO2分子中碳氧鍵鍵長為116pm，介于碳氧雙鍵（鍵長為124pm）和碳氧三鍵（鍵長為113pm）之間，故CO2中的碳氧鍵具有一定程度的叁鍵特征。
現(xiàn)代科學(xué)家一般認(rèn)為CO2分子的中心原子碳原子采取sp雜化，2條sp雜化軌道分別與2個(gè)氧原子的2p軌道（含有一個(gè)電子）重疊形成2條σ鍵，碳原子上互相垂直的p軌道再分別與2個(gè)氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。

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