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固體二氧化碳通常用于在運輸過程中冷卻乳制品、肉類、冷凍食品和其他易腐爛食品。

氣態(tài)二氧化碳用于軟飲料碳酸化、化學加工、食品保存過程、化學和食品加工惰性保護、焊接氣體和植物生長刺激劑。

液態(tài)二氧化碳用作制冷劑，例如用于飛機、導彈和電子元件的低溫測試，以及用作滅火劑。超臨界二氧化碳可用作溶解非極性、非離子和低分子化合物的溶劑。

用作化學溶劑。在低溫下，二氧化碳很容易形成固體干冰。當壓力增加到大約10個大氣壓時，干冰會液化。即使在常溫下，當壓力達到80個大氣壓時，仍為液態(tài)，可用作汽油、四氯化碳、乙醚等的溶劑和化學清洗劑，是環(huán)保和安全的優(yōu)良溶劑。

現(xiàn)代科學家一般認為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。

二氧化碳是碳氧化合物之一，是一種無機物，不可燃，通常也不支持燃燒，低濃度時無毒性。它也是碳酸的酸酐，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，其中碳元素的化合價為+4價，處于碳元素的最高價態(tài)，故二氧化碳具有氧化性而無還原性，但氧化性不強。