Mutterschutz beachten! Kohlenstoffmonooxid ist ein reprotoxischer
Stoff der Kategorie 1A. In Deutschland besteht ein Tätigkeitsverbot
für werdende und stillende Mütter, sowie für
Schülerinnen und Schüler. Die Gefahren und
Vorsichtsmaßnahmen beim
Umgang mit Kohlenstoffmonooxid sind auch im Haushalt zu beachten.
Wirkung auf den menschlichen Körper
Kohlenstoffmonooxid ist ein giftiges und heimtückisches Gas, da es
keinen Geruch besitzt und auch keine Atemnot auslöst. Eine akute
Vergiftung äußert sich zuerst in Euphorie und
Gleichgültigkeit, dann folgen Kopfschmerzen, Benommenheit,
Bewusstlosigkeit und Tod. Die Giftwirkung des Gases beruht auf einer
chemischen Reaktion mit dem roten Blutfarbstoff
Hämoglobin,
so dass der Sauerstofftransport im Blut gestört wird. Eine
Konzentration von 0,1 Volumenprozent in der Atemluft wirkt nach
längerem Einatmen tödlich. Selbst das Einatmen von geringen
Dosen (0,01%) führt langfristig zu chronischen Erkrankungen an Herz
und Nerven. Diese Gefahr besteht vor allem in dicht besiedelten
Gebieten mit vielen Ampeln, da Autos im Leerlauf eine hohe Dosis
Kohlenstoffmonooxid an die Luft abgeben.


Kohlenstoffmonooxid verbrennt mit blauer Flamme.
Chemisch-physikalische Eigenschaften
Kohlenstoffmonooxid ist ein farb- und geruchloses Gas. Es löst sich
wenig in Wasser, in Ethylalkohol und in Chloroform ist es besser
löslich. Das Gas ist etwas leichter als Luft. Oberhalb von
700 °C verbrennt es mit bläulicher Flamme zu
Kohlenstoffdioxid:
CO + 1/2 O
2 
CO
2 ΔHR = −282 kJ/mol
Die Reaktion mit reinem
Sauerstoff
läuft sehr heftig ab, es bilden sich dabei
Knallgasgemische, die kräftig explodieren. Aber
auch bei Mischung mit Luft entstehen explosionsgefährliche
Gemische. Im Gegensatz zum
Kohlenstoffdioxid ist es viel reaktionsfähiger. Es reagiert unter Hitze mit Nichtmetallen wie
Wasserstoff,
Schwefel und
Chlor
und mit Metallen, wobei sich giftige Metallcarbonyle bilden. Lässt
man das Gas bei etwa 200 °C unter Druck
über
Eisenpulver
strömen, bildet sich Eisencarbonyl, eine giftige, gelbe
Flüssigkeit mit der Formel Fe(CO)
5. Gemische mit
Wasserstoff werden als Synthesegas bezeichnet. Sie dienen zur Herstellung von Methanol oder werden zur Herstellung von
Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen bei der Fischer-Tropsch-Synthese verwendet:
CO + 3 H
2 
CH
4 + H
2O
ΔHR = −206 kJ/mol
Kohlenstoffmonooxid entsteht in nicht wirtschaftlich
verwertbaren Mengen bei bakteriologischen Abbauprozessen im Boden
und im Meer. Im Labor erhält man
Kohlenstoffmonooxid durch das Erhitzen eines Gemisches aus reiner
Ameisensäure mit konzentrierter
Schwefelsäure:
HCOOH

CO + H
2O


Herstellen von Kohlenstoffmonooxid aus Ameisensäure und Schwefelsäure.
Film erhältlich auf >DVD
Diese Reaktion darf nur im kleinen Maßstab im
Abzug durchgeführt werden (Schutzbrille!). In
der Düse befindet sich eine Rückschlagsicherung. Das
ausströmende Gas wird erst nach einer Weile
entzündet. Dadurch wird verhindert, dass das
anfänglich in der Apparatur vorhandene Knallgasgemisch zündet.
In der Industrie kommen verschiedene Herstellungsverfahren zur
Anwendung. Bei der Synthesegaserzeugung wird
Methan bei etwa 900 °C und bei Anwesenheit eines
Katalysators in Gegenwart von Wasser katalytisch gespalten:
CH
4 + H
2O

CO + 3 H
2 ΔHR = +206 kJ/mol
Man erhält ein Gemisch aus Kohlenstoffmonooxid und
Wasserstoff.
Bei der Verbrennung von Koks unter Luftabschluss
(Totalvergasung) mit hohen Temperaturen erhält
man ebenfalls Synthesegas:
C (glühend) + H
2O

CO + H
2 ΔHR = +131 kJ/mol
Blässt man Luft über glühenden Koks, verbrennt dieser mit dem
Sauerstoff. Dabei spielen sich folgende Vorgänge ab:
I.) C + O
2 
CO
2
II.) CO
2 + C

2 CO
Damit sich das Gleichgewicht in der zweiten Reaktionsgleichung
möglichst weit nach rechts verschiebt, muss die Temperatur nach dem
Boudouard-Gleichgewicht möglichst hoch liegen.
Kohlenstoffmonooxid dient zur Herstellung von
Methan und anderen Kohlenwasserstoffen, von
Methanol,
Ameisensäure,
Essigsäure und anderen Carbonsäuren, von Estern,
Phosgen und einer Vielzahl anderer organischer Verbindungen. Im
Hochofen wird es als Reduktionsmittel für das Eisenerz gebraucht.
Tragödie von Arnstein (bei Würzburg)
Am 28. Januar 2017 starben zwei Jugendliche und vier junge Erwachsene
bei einer Feier in einer Gartenlaube an einer
Kohlenstoffmonooxid-Vergiftung. Eine der jungen Frauen hatte
den 18. Geburtstag gefeiert. Der Vater der beiden
Jugendlichen fand die leblosen Körper am Morgen
in dem Gartenhäuschen. Von diesem Fall wurde in
der Presse ausführlich berichtet. Weniger bekannt ist, dass
jedes Jahr etwa 1000 Menschen alleine in Deutschland an
einer solchen Vergiftung sterben und sich mehr als
3000 vergiften. Besonders gefährdet sind auch
Haustiere: Katzen können schon durch geringste
Konzentrationen eine tödliche Nierenentzündung
erleiden. Die Regeln beim
Umgang mit Brennern, Kaminen und Öfen im Haushalt sind unbedingt zu verinnerlichen.
Weitere Infos und Medien
Aufbau des
Hochofens
Experimente zum Hochofen
Gefahren beim
Umgang mit Kohlenstoffmonooxid