Den kjemiske formelen for karbondioksid er CO₂. Molekylet er lineært, og strukturformelen er O=C=O.

Ved romtemperatur er karbondioksid en fargeløs gass med svak syrlig lukt og smak. Under –57 grader celsius (°C) kondenserer gassen til en væske som ved –78 °C fryser til et fast stoff, kalt tørris. Tørris sublimerer, det vil si at tørris omdannes direkte fra fast stoff til gass når tørris oppbevares i romtemperatur.

Karbondioksid forekommer både i fri og bundet tilstand i naturen. I gjennomsnitt inneholder luft rundt 400 deler per million (ppm) karbondioksid (2017), og mengden er stigende. 400 ppm vil si at det er fire karbondioksidmolekyler blant 10 000 molekyler i luften.

Hydrosfæren, det vil si alt flytende og fast vann på jordoverflaten, inneholder cirka 50 ganger så mye karbondioksid som det er i luften. Mange mineralkilder inneholder betydelige mengder karbondioksid. Flere steder, særlig i nærheten av vulkaner, strømmer karbondioksid ut av revner og sprekker i jorden.

Karbondioksid dannes ved forbrenning av ved, kull, koks og petroleum under tilstrekkelig oksygentilførsel. Også ved forbrenningsreaksjoner i vår organisme dannes karbondioksid. Den forlater kroppen gjennom utåndingsluft, som har et CO₂-innhold på om lag fire prosent.

Spormengder av karbonisotopen ¹⁴C vil i atmosfæren foreligge i form av ¹⁴CO₂. Metabolisme av ¹⁴CO₂ av levende organismer kan brukes til radioaktiv aldersbestemmelse av karbonholdig materiale.

Kjemisk bundet CO₂ finnes i mange naturlig forekommende karbonater, fremfor alt i form av kalkstein.

Som tilsetningsstoff har karbondioksid E-nummer E 290. Gassen brukes i brus, mineralvann og øl og er tillatt i alle matvarer. Den brukes også som pakkegass for å øke holdbarhet på en del plastpakkede produkter, se konservering.

Celler hos mennesker produserer hele tiden CO₂, og en viss mengde CO₂ vil derfor hele tiden være løst i blodet. Det meste av den produserte CO₂-en luftes ut igjennom lungene. Normalområdet er 4,5–6 kilopascal (kPa) (se blodgasser).

• Les mer om karbondioksid – fysiologi

Hvis CO₂-konsentrasjonen i luften som pustes inn er høyere enn CO₂-nivået i blodet, er det fare for at CO₂-nivåene i blodet vil stige til tilsvarende nivå. Høye CO₂-nivåer i blodet (typisk over 8 kPa) vil over tid, avhengig av personens medisinske tilstand, kunne medføre bevisstløshet og et dårligere pustemønster. Personen kommer inn i en negativ spiral der økende CO₂ hemmer pustemønsteret enda mer, og det utvikles en såkalt CO₂-narkose (karbondioksidnarkose) som er dødelig hvis den ikke behandles. Behandlingen vil være såkalt assistert ventilasjon, altså en form for pustehjelp der lungene ventileres kontrollert for å få CO₂ ut av blodet.

For lave nivåer av CO₂ i blodet er også uheldig, da dette blant annet kan redusere blodsirkulasjonen til hjernen.

CO₂-nivået i blodet påvirker blodets surhetsgrad (pH-verdi) direkte, og det kan være uheldig med både for høye og for lave verdier. Det er ikke farlig å drikke væsker som inneholder CO₂, for eksempel brus, da CO₂ i mage- og tarmsystemet ikke nevneverdig vil tas opp i kroppen.

Alkoholholdige drikkevarer som inneholder CO₂, virker hurtigere berusende enn tilsvarende CO₂-frie drikkevarer.

Av grunnleggende betydning for alt liv på Jorden er det kretsløpet karbondioksid gjennomløper fra den døde naturen til den levende naturen og derfra tilbake til den døde naturen, særlig gjennom fotosyntesen hos grønne planter og åndedrettet hos levende organismer.

Fotosyntesen fører til at karbondioksid bindes i form av organiske forbindelser, og åndedrettet fører til frigjøring av karbondioksid. Alt i alt regner man med at fotosyntesen trekker cirka 60 milliarder tonn CO₂ ut av luften per år, og at den samme mengden føres tilbake ved åndedretts- og forråtnelsesprosesser.

Det er nesten likevekt mellom mengden karbondioksid som tilføres atmosfæren ved naturlige prosesser og mengden som fratas den. Hydrosfæren avgir årlig rundt 100 milliarder tonn CO₂ til atmosfæren, og omtrent like mye gir atmosfæren tilbake til hydrosfæren. Cirka 100 millioner tonn CO₂ blir årlig tatt opp fra atmosfæren på grunn av forvitringsprosesser som fører til karbonatdannelse, og omtrent den samme mengden strømmer årlig ut fra vulkaner, karbondioksidkilder og annet.

Se også drivhuseffekten, klimaendringer og CO₂-utslipp for å lese om menneskelig innvirkning.

• drivhuseffekten
• klimaendringer
• CO₂-utslipp
• åndedrett
• fotosyntese
• klimagasser
• karbondioksid – fysiologi

• Miljøstatus: Utslipp av CO₂ i Norge