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1766年，英國科學(xué)家卡文迪許（即亨利·卡文迪許，Henry Cavendish，1731年－1810年）成功地用汞槽法收集到了“固定空氣”，并用物理方法測定了其比重及溶解度，還了它和動物呼出的和木炭燃燒后產(chǎn)生的氣體相同。

由于CO2具有致冷速度快、操作性能良好、不浸濕、不污染食品、可抑制肉毒菌(botulinum)等優(yōu)點，因此，不僅干冰大量用于冰淇淋工業(yè)，干冰和液體CO2還被廣泛應(yīng)用于各種食品的保鮮、冷凍冷藏

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)過稱量的含純粹碳的石墨放進充足的氧氣中燃燒，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——“在同一溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子?！被瘜W(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)，通過實驗測出“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個氧原子的2p軌道（含有一個電子）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個氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。
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