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1840年，法國(guó)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(guò)稱量的含純粹碳的石墨放進(jìn)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(jì)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(shuō)——“在同一溫度和壓強(qiáng)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(gè)數(shù)簡(jiǎn)單的整數(shù)比是2：1，又以阿伏伽德羅于1811年提出的假說(shuō)為依據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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”。

1774年，瑞典化學(xué)家貝格曼（即托貝恩·奧洛夫·貝格曼，Torbern Olof Bergman，1735年－1784年）在其《研究固定空氣》中敘述了他對(duì)“固定空氣”的密度、在水中的溶解性、對(duì)石蕊的作用、被堿吸收的狀況、在空氣中的存在、水溶液對(duì)金屬鋅、鐵的溶解作用等的研究成果。

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(zhǎng)為116pm，介于碳氧雙鍵（鍵長(zhǎng)為124pm）和碳氧三鍵（鍵長(zhǎng)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(gè)氧原子的2p軌道（含有一個(gè)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(gè)氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。

1787年，拉瓦錫在發(fā)表的論述中講述將木炭放進(jìn)氧氣中燃燒后產(chǎn)生的“固定空氣”，肯定了“固定空氣”是由碳和氧組成的，由于它是氣體而改稱為“碳酸氣”。同時(shí)，拉瓦錫還測(cè)定了它含碳和氧的質(zhì)量比（碳占23.4503%，氧占76.5497%），揭示了二氧化碳的組成。
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