Kohlenstoffdioxid

 
Gefahrensymbole:

 

Struktur der Verbindung:

Summenformel: CO2
Molmasse:  44,01 g/mol  
R/S-Sätze: S9
MAK-Werte: 5000 ml/m3  
Dichte:  1,977 g/l
Sublimationstemperatur: -78,48 °C
Siedetemperatur:
Löslichkeit: in einem Liter Wasser lösen sich bis zu 0,88 lKohlenstoffdioxid (bei 20°C)
 
Eigenschaften:
Kohlenstoffdioxid (CO2)  ist ein farbloses, geruchloses Gas, das nicht brennt und die Verbrennung nicht unterhält. Es ist anderthalbmal dichter als Luft und sammelt sich somit am Boden geschlossener Räume. In Wasser lässt es sich gut lösen (0,9l CO2 in 1l Wasser). In Wasser herrsch das folgende Gleichgewicht:

CO2 (g) + H2O H2CO3   H+ + HCO3- H+ + CO32-

Aus diesem Gleichgewicht wird ersichtlich warum kohlenstoffdioxidhaltiges Wasser einen sauren pH-Wert haben muss.

Kohlenstoffdioxid ist sehr beständig und lässt sich erst bei sehr hohen Temperaturen dissoziieren (bei 1200°C zu 0,03%; bei 2600°C zu 52%).

CO2 CO + ½ O2                 ΔH = +283kJ/mol

Diese Reaktion wird als Boudouard-Gleichgewicht bezeichnet. Das Gleichgewicht spielt bei der Reduktion von Eisen im Hochofenprozess eine große Rolle. CO2 kann nur schwer durch sehr starke Reduktionsmittel zu CO reduziert werden (zB. durch H2, C, Na oder Mg). Auch durch H2 wird CO2 nur bei sehr hohen Temperaturen zu reduzieren. Beim Wassergasgleichgewicht liegt das Gleichgewicht erst bei Temperaturen von über 1000°C auf der rechten Seite:

CO2 + H2 CO + H2O          ΔH = +41 kJ/mol

Das Wassergasgleichgewicht ist von technischer Bedeutung Erzeugung von Wasserstoff. Setzt man Methan (CH4) und Wasser (H2O) miteinander um, so erhält man Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2). Das Gasgemisch wird auch als Spaltgas bezeichnet.

CH4 + H2O CO + 3H2

Darstellung:

Kohlenstoffdioxid entsteht beim vollständigen Verbrennen von Kohlenstoff:

C + O2 → CO2                      ΔH = -394kJ/mol

Es fällt außerdem beim Kalkbrennen an:

 CaCO3 →CO2 + CaO

Des weiteren kann es aus einer Reihe von Carbonaten durch Zugabe von Säuren gewonnen werden:

Na2CO3 + 2 HCl → CO2 + H2O + 2NaCl

Kohlenstoffdioxid fällt außerdem bei der Atmung sowie bei der alkoholischen Gärung an.

Verwendung:
Kohlenstoffdioxid wird in großen Mengen als gelöstes Gas in Mineralwässer und ähnlichem eingesetzt. Außerdem nutzt man es in Feuerlöschern Ein weiteres Anwendungsgebiet ist das Labor, dort dient es in fester Form (als Trockeneis) als Kältemischung.

 

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