二氧化碳（IUPAC名：carbon dioxide，分子式：CO2）是一种常见的化合物，存在于空气中。它由一个碳原子和两个氧原子通过极性共价键连接而成。空气中的二氧化碳含量微量，约占0.04％。二氧化碳可以溶解于水，并与水反应形成碳酸，而碳酸是一种弱酸。
在二氧化碳分子中，碳原子与氧原子成键的方式是通过sp混成轨域。碳原子的两个sp混成轨域与两个氧原子分别形成两个σ键。此外，碳原子上的两个未参与混成的p轨道与成键的sp混成轨域形成90°的直角，并与氧原子的p轨道发生重叠，从而缩短了碳氧键的间距。
二氧化碳在常温常压下是无色、无味、不助燃、不可燃的气体。它也是一种温室气体。
二氧化碳的化学性质与水相似，都是难电离的物质。在常温条件下，通过通电可以观察到以下化学反应：
在高温特殊条件下，二氧化碳可以完全电解：
二氧化碳是一种酸性气体，因此可以与碱发生反应。例如，二氧化碳与氢氧化钠反应：
当二氧化碳过量时，会转化为碳酸氢钠：
二氧化碳还可以与氢氧化钙（石灰水）反应，生成碳酸钙沉淀：
如果通入过量的二氧化碳，沉淀会重新溶解，因为碳酸钙会转化为可溶的碳酸氢钙。
二氧化碳可以与格氏试剂反应，生成比原试剂多一个碳的羧酸盐。经过酸处理，羧酸盐可以得到羧酸，这是一个重要的有机反应。
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