Startseite  >>  Chemikaliendatenbank  >>  Gase

  Kohlenstoffdioxid   CO2 
     

Farb- und   
geruchloses Gas   
   
Vorkommen  
in der Luft (0,03%),   
im Wasser gelöst, 
Stoffwechsel der Lebewesen
Molmasse  44,010 g/mol   
  

AGW  5000 ml/m3 (TRGS 900)   
Dichte  1,9767 g/l (Gas, 0° C, 1013 hPa) 
(CO2 : Luft = 1,53)  
Sublimationspunkt  -78,464 °C   
Wasserlöslichkeit 
Konz. bei 25°C 1,501 g/l
Piktogramm 
GHS 04 
Achtung
Gefahrenklasse + Kategorie 
   
Gase unter Druck, verdicht. Gas 
HP-Sätze (siehe Hinweis)   
H 280  P 280.3, 410+403 
Entsorgung  Lüftung, Flaschen zum Depot 
  Deutscher Name Englischer Name
CAS  124-38-9 Kohlenstoffdioxid 
Kohlendioxid
Carbon dioxide 
 
  
 
Wirkung auf den menschlichen Körper   
  
Die Atmosphäre der Erde enthält 0,04 Volumenprozent Kohlenstoffdioxid. In dieser Konzentration wirkt das Gas nicht schädlich. Zu hohe Gehalte in der Atemluft wirken toxisch, auch wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist. Der Arbeitsplatzgrenzwert liegt bei 0,5 Volumenprozent. Bei Volumenkonzentrationen von drei bis fünf Prozent beginnt man schnell zu atmen. Ab einer Konzentration von sechs Volumenprozent besteht die Gefahr, dass man ohnmächtig wird. Noch höhere Konzentrationen wirken tödlich.
   
  
Eigenschaften   
  
Kohlenstoffdioxid ist ein farb- und geruchloses Gas mit einem schwach säuerlich schmeckenden Geschmack. In einem Liter Wasser kann man etwa 0,880 Liter Kohlenstoffdioxid auflösen. Das Gas ist schwerer als Luft und kann in einem offenen Behälter eine Weile aufbewahrt werden. Es unterhält die Verbrennung nicht, Flammen erlöschen bei Volumenkonzentrationen von acht bis zehn Prozent Kohlenstoffdioxid in der Luft. Der chemische Nachweis von Kohlenstoffdioxid im Labor erfolgt mit Kalkwasser, einer Lösung von Calciumhydroxid in Wasser.
    
  
Bild vergrößern! Bild vergrößern

Bild vergrößern! Bild vergrößern

Eine Kerzenflamme erstickt in einem Behälter mit CO2. Ein Magnesiumband brennt auch in Trockeneis weiter.
 
Filme erhältlich auf >DVD   
  

Bei 20°C und einem Druck von 55,4 bar kann Kohlenstoffdioxid zu einer farblosen, leicht beweglichen Flüssigkeit verflüssigt werden. Vermindert man den Druck rasch, entsteht so viel Verdunstungskälte, dass die Temperatur auf weniger als -80°C abkühlt und fester Kohlensäureschnee entsteht, der unter dem Namen Trockeneis bekannt ist. Dieser Schnee bildet sich auch bei der Verwendung von kohlenstoffdioxidhaltigen Feuerlöschern. Trockeneis geht bei -78,48°C sofort in gasförmiges Kohlenstoffdioxid über. Dieses Phänomen, des Überspringens der flüssigen Zustandform, wird als Sublimation bezeichnet.   
  
Beim Erhitzen ist das gasförmige Kohlenstoffdioxid sehr beständig. Erst oberhalb von 2000°C spaltet es sich allmählich in Kohlenstoffmonooxid und Sauerstoff  
  
CO   CO  +  1/2 O2       ΔHR = +282 kJ/mol 
   
Durch unedle Metalle wie Magnesium wird Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoff reduziert:   
   
CO2  +  2 Mg   2 MgO  +  C    ΔHR = -809 kJ/mol 
   
Aus diesem Grunde brennt ein Magnesiumband in einem mit Kohlenstoffdioxid gefüllten Behälter weiter. Mit Wasserstoff kann CO2 bei hohen Temperaturen sogar zu Methan reduziert werden. Kohlenstoffdioxid ist gut wasserlöslich, es löst sich unter Bildung von Kohlensäure  
  
CO2  +  H2   H2CO3    
    
  
Zoom!
Bild vergrößern


Kohlenstoffdioxid tritt aus Mineralwasser aus
 
   
Man erhält eine schwache Säure, die in der Getränkezubereitung häufig verwendet wird. Die Salze dieser Säure heißen Carbonate. Man erhält bei der Neutralisation von Kohlensäure mit Natronlauge zunächst Natriumhydrogencarbonat als Zwischenprodukt, dann Natriumcarbonat  
   
H2CO3  +  NaOH    NaHCO3  +  H2   
NaHCO3  +  NaOH    Na2CO3  +  H2   
   
Das entstehende Natriumcarbonat setzt mit Säuren wie Salzsäure wieder Kohlenstoffdioxid frei:   
   
Na2CO3  +  2 HCl    NaHCO3  +  HCl  +  NaCl    
NaHCO3  +  HCl    H2CO3  +  NaCl    
H2CO   CO2  +  H2   
   
Ähnliche Kreislaufreaktionen finden beim Kalkkreislauf statt. Kohlenstoffdioxid entsteht auch bei der Verbrennung vieler organischer Verbindungen und fossiler Brennstoffe (siehe Kohlenstoffkreislauf). Die Verfeuerung fossiler Brennstoffe führt zu einem Anstieg des weltweiten Kohlenstoffdioxidgehalts in der Atmosphäre und ist Verursacher für den Treibhauseffekt. Insofern ist die genaue Kenntnis über die Ursachen und Wirkungen bei Kreislaufreaktionen mit Kohlenstoffdioxid von großer Bedeutung.   
   
  
Herstellung 
  
Im Labor wird Kohlenstoffdioxid aus Calciumcarbonat oder aus Marmorbrocken und Salzsäure hergestellt:   
   
CaCO3  +  2 HCl   CaCl2  +  H2O  +  CO2   
   
In der Industrie bilden sich riesige Mengen CO2 bei der Verfeuerung von Brennstoffen, es entsteht beim Kalkbrennen, bei Gärungsprozessen, so auch bei der biochemischen Ethanolherstellung oder bei Fäulnisprozessen in der Kläranlage. CO2 kommt in größeren Mengen auch aus natürlichen Quellen bei Vulkangasen oder Kohlensäurequellen in die Atmosphäre. Tiere und Menschen erzeugen es im Atmungsprozess.   
   
Zur industriellen Gewinnung von reinem Kohlenstoffdioxid nimmt man das bei der Kohleverbrennung anfallende Gas und reinigt es danach:   
   
C  +  O2   CO2      ΔHR = -393 kJ/mol 
    
Das anfallende CO2 wird in wasserberieselten Waschtürmen von Staub und Schwefeldioxid gereinigt und dann unter Druck in eine wässrige Pottaschenlösung gepresst:   
  
K2CO3  +  H2O  +  CO2   2 KHCO3    
    
Durch Erwärmung des Kaliumhydrogencarbonats erhält man wieder CO2, das einen Reinheitsgrad von etwa 99,9% besitzt. Damit es für Getränke verwendet werden kann, muss es noch weiter mit Aktivkohle gereinigt werden. Zum Transport und für den Handel wird es in grauen Druckflaschen verflüssigt.
   
  
Verwendung 
  
Kohlenstoffdioxid ist als Sprudelgas in Mineralwässern, Limonaden, Softdrinks und alkoholischen Getränken weit verbreitet. Als Trockeneis wird es zum Kühlen von Lebensmitteln verwendet. Im Labor dient das Trockeneis zum Abkühlen bei chemischen Reaktionen, in der Kältetechnik zum Verflüssigen von Gasen. Der Nebel in Diskotheken und auf Bühnen wird aus verflüssigtem Kohlenstoffdioxid erzeugt. Kohlenstoffdioxid ist in Feuerlöschern enthalten, die Löscher produzieren einen Schaum, der mit dem Gas gefüllt ist. Beim Schutzgas-Schweißen wird es als Schutzgas vor der Atmosphäre eingesetzt. Die chemische Industrie benötigt das Gas zur Herstellung von Carbonaten wie Soda und Pottasche, Harnstoff oder Salicylsäure. In CO2-Lasern befindet  es sich zusammen mit anderen Gasen wie Stickstoff und Helium in der Entladungsröhre. 
    
 
Bild vergrößern!
Bild vergrößern


Durch das Betätigen des Feuerlöschers entweicht flüssiges Kohlenstoffdioxid, das durch den Druckabfall sofort gefriert, wobei sich Kohlenstoffdioxid-Schnee bildet.
 

Versuche mit Kohlenstoffdioxid 
Versuche mit Trockeneis 
    
Copyright: T. Seilnacht