23.1. Kohlendioxid
Kohlendioxid ist eines der wichtigsten Nichtmetalloxide. Es gehört zur Klasse der anorganischen Verbindungen und hat die Formel CO2. Ein anderer Name ist Kohlenstoffdioxid.
 |
 |
| Bild 1 : |
Bild 2 : |
Ansehen : Starten Sie die JSmol–Visualisierung durch Anklicken des Links unter dem Molekül.
Struktur
Koordination : Das Kohlendioxid–Molekül ist sehr einfach gebaut. Die 3 Atome sind linear angeordnet. Dabei befindet sich das Kohlenstoff–Atom in der Mitte des Moleküls.
Aggregatzustände : Während sich die Moleküle im gasförmigen Zustand (wie in allen Gasen) regellos im Raum bewegen, lagern sie sich im festen Zustand zu einem Kristall zusammen.
- mehr über die Kristallstruktur von festem Kohlendioxid
- mehr über den gasförmigen Zustand
- mehr über den festen Zustand
Vorkommen und Entstehung
Kohlendioxid kommt zu etwa 0,03 % in der Luft vor, außerdem in vielen Mineralwässern.
Zu diesen natürlichen Quellen kommen noch durch den Menschen verursachte
Emissionen : Bei Verbrennungsvorgängen (z. B. in Kraftfahrzeugen,
Kraftwerken) entstehen große Mengen Kohlendioxid, die den natürlichen Gehalt der Atmosphäre langsam erhöhen.
Auch bei Gärungsvorgängen entsteht Kohlendioxid. Sammelt es sich an tiefen Stellen, z. B. in einem Weinkeller,
besteht Erstickungsgefahr.
Herstellung
Industriell kann man Kohlendioxid durch Verbrennung von Kohle herstellen. Es entsteht ein Gemisch aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, das noch gereinigt werden muss.
Von größerer Bedeutung ist die Herstellung aus dem sogenannten Wassergas, einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Es wird mit heißem Wasserdampf zu Kohlendioxid und weiterem Wasserstoff umgesetzt. Aus diesem Reaktionsprodukt kann es leicht abgetrennt werden.
Bild 3 : Oh, zu schnell eingeschenkt. Wertvoller Sekt ist verloren gegangen. Sekt enthält viel Kohlendioxid.
Verwendung
Weltweit werden mehrere Millionen Tonnen im Jahr hergestellt. Verwendet wird es zum Beispiel :
- in Feuerlöschern. Es gibt Kohlendioxid–Löscher, die nur Kohlendioxid enthalten, und es gibt Pulver– und Schaumlöscher, bei denen das Kohlendioxid als Treibmittel wirkt.
- als Treibgas in Spraydosen.
- als Zusatz zu Mineralwasser, Limonade und Bier. Etwa 0,2 % des Kohlendioxids reagieren zu Kohlensäure und bewirken so einen leicht sauren Geschmack. Dazu kommt natürlich der Prickeleffekt auf der Zunge durch die perlenden Gasblasen, die durch die Druckentlastung nach dem Öffnen der Flasche entstehen.
- zur Extraktion von Naturstoffen. Überkritisches Kohlendioxid wird zur Extraktion von Koffein aus Kaffeebohnen (zur Herstellung von entkoffeiniertem Kaffee) und zur Extraktion von Hopfenaroma für die Bierbrauerei benutzt.
Umwelt
Natürlich in der Atmosphäre vorkommendes Kohlendioxid bewirkt einen Treibhauseffekt. Durch das bei der Verbrennung von Kohle, Öl oder Gas (z. B. in Kraftwerken, Heizungen oder Kraftfahrzeugen) frei werdende Kohlendioxid wird dieser natürliche Effekt so weit verstärkt, dass es zu einer globalen Erwärmung und zu Klimaveränderungen kommen kann.
physikalische Eigenschaften
Bei Normaldruck sublimiert festes Kohlendioxid, das heißt, es geht vom festen Zustand nicht in den flüssigen, sondern direkt in den gasförmigen Zustand über.
- Sublimationspunkt : – 78,48 °C
- kritische Temperatur : 31,0 °C
- kritischer Druck : 73,9 * 105 Pa (73,9 bar)
- kritische Dichte : 0,464 g/cm3
- Dichte bei 0 °C und 1 atm : 1,9768 g/l
- Dichte bei – 79 °C (fest) : 1,56 g/cm3
- Löslichkeit in Wasser bei 20 °C und 1 atm : 1,8 g/l
- Löslichkeit in Wasser bei 0 °C und 1 atm : 3,4 g/l
- CAS-Nr. : 124-38-9
Infobereich
Alle Bilder dieser Seite : Lizenz CC–BY–SA–4.0. Bildnachweis und Lizenzinfo.
Text : Lizenz CC–BY–SA–4.0. Lizenzinfo.
Impressum Datenschutzerklärung