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farb- und geruchloses Gas natürl. Vorkommen: in der Luft (0,03%), im Wasser gelöst, im Stoffwechsel der Lebewesen |
RS-Sätze: S 9
MAK: 5000 ml/m3 MG: 44,010 g/mol Dichte: 1,977 g/l (CO2 : Luft = 1,4) Sublimationstemperatur: -78,464 °C Wasserlöslichkeit bei 20°C (sauer): 880 ml/l andere Löslichkeiten: Aceton, Ethanol (beide gering) |
| Wirkung auf den menschlichen Körper:
In verdünnter Form mit Luft ist Kohlenstoffdioxid völlig ungiftig. Zu hohe Gehalte in der Atemluft sind jedoch gefährlich. Bei Volumenkonzentrationen zwischen 3-5% beginnt man schnell zu atmen. Dieses Phänomen der Hyperventilation wird in Wiederbelebungsgeräten oder bei Kohlenstoffmonooxidvergiftungen bewusst ausgenutzt, um das Atmungszentrum zu beschleunigen. Ab einer Konzentration von 6% besteht aber die Gefahr der Bewusstlosigkeit, noch höhere Konzentrationen wirken tödlich. |
| Eigenschaften:
Kohlenstoffdioxid ist ein farb- und geruchloses Gas mit einem schwach säuerlich schmeckenden Geschmack. 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 8-10% Kohlenstoffdioxid in der Luft:  Bei 20°C kann es bereits bei 55,4 bar 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: CO2 
CO + 1/2 O2 DHR
= +282 kJ/mol
Durch unedle Metalle, z.B. mit Magnesium, wird Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoff reduziert: CO2 + 2 Mg -----> 2 MgO + C DHR = -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:
 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, dann Natriumcarbonat (Soda): H2CO3 + NaOH NaHCO3
+ H2O
NaHCO3 + NaOH
Na2CO3 + H2O
Das entstehende Natriumcarbonat setzt mit Säuren, z.B. mit Salzsäure, wieder Kohlenstoffdioxid frei: Na2CO3 + 2 HCl NaHCO3
+ HCl + NaCl
NaHCO3 + HCl
H2CO3 + NaCl
H2CO3
CO2 + H2O
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. Der chemische Nachweis von Kohlenstoffdioxid im Labor erfolgt mit Kalkwasser, einer Lösung von Calciumhydroxid in Wasser. CO2 erzeugt bei der Einleitung in Kalkwasser (oder auch in eine wässrige Lösung von Bariumhydroxid) eine weiße Trübung, dabei fällt wasserunlöslicher Kalk aus: Ca(OH)2 + CO2 -----> CaCO3 + H2O  |
| Herstellung:
Im Labor wird Kohlenstoffdioxid aus Calciumcarbonat, bzw. aus Marmorbrocken und Salzsäure hergestellt: CaCO3 + 2 HCl -----> CaCl2 + H2O + CO2 In der Industrie bilden sich riesige Mengen an CO2 bei der Verfeuerung von Brennstoffen, es entsteht beim Kalkbrennen, bei Gärungsprozessen (z.B. bei der biochemischen Ethanolherstellung, bei Fäulnisprozessen (z.B. in der Kläranlage). CO2 kommt in größeren Mengen auch aus natürlichen Quellen, z.B. bei Vulkangasen oder Kohlensäurequellen. 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 DHR = -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 ca. 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:
Gelöst in Mineralwässern, Limonaden, Softdrinks und alkoholischen Getränken; als Trockeneis zum Kühlen von Lebensmitteln; im Labor zum Abkühlen bei chemischen Reaktionen; in der Kältetechnik zum Verflüssigen von Gasen und bei allen technischen Vorgängen, wo Kälte benötigt wird; als Feuerlöschmittel; als Schutzgas beim Schweißen; zur Nebelerzeugung in Diskotheken und auf Bühnen; zur Herstellung von Carbonaten (Soda und Pottasche), Harnstoff oder Salicylsäure; zum Bau von CO2-Lasern.  |
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