Het CO₂-molecuul is lineair gebouwd: O=C=O, met twee dubbele bindingen. Omdat de twee polaire bindingen precies tegenover elkaar liggen, heft hun lading elkaar op en is het molecuul als geheel apolair. De molaire massa is 44,0 g/mol, waardoor CO₂ ongeveer 1,5 keer zo zwaar is als lucht en zich in afgesloten ruimtes (kelders, gistkuipen) onderin ophoopt. Bij normale luchtdruk wordt vast CO₂ (‘droogijs’, −78,5 °C) meteen gas: het sublimeert.
CO₂ ontstaat bij elke volledige verbranding van koolstofhoudende stoffen, bijvoorbeeld aardgas: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Levende cellen maken het bij cellulaire ademhaling, planten en algen nemen het op bij fotosynthese: 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂. Zo is CO₂ de spil van de koolstofcyclus tussen atmosfeer, oceaan, biosfeer en gesteente. In water lost het deels op en vormt het koolzuur (CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃), waardoor de oceanen verzuren naarmate ze meer CO₂ opnemen.
CO₂ absorbeert infraroodstraling die het aardoppervlak uitzendt en is daardoor een broeikasgas. Het aandeel in de atmosfeer steeg van ongeveer 280 ppm vóór de industriële revolutie naar ruim 420 ppm nu, vooral door het verbranden van fossiele brandstoffen en ontbossing. Dagelijkse voorbeelden: de belletjes in frisdrank, het rijzen van brooddeeg door gist en de brandblusser met CO₂ die vuur verstikt door zuurstof te verdringen.
In welke discipline?
Scheikunde (verbranding, zuren), biologie (fotosynthese, ademhaling) en aardwetenschappen (klimaat, koolstofcyclus).