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Kohlendioxid
Strukturformel und Molekülmodell
Strukturformel von Kohlendioxid
Molekülmodell von Kohlendioxid
Pellets festes Kohlendioxid (Trockeneis) bei Raumtemperatur sublimieren
Allgemeines
Molekularformel	CO2
IUPAC-Name	Kohlendioxid
Andere Namen	Kohlendioxid, Kohlendioxid
Molmasse	44,0095 G/Maulwurf
LÄCHELN	C(=O)=O
in Chile	1S/CO2/c2-1-3
CAS-Nummer	124-38-9
EG-Nummer	204-696-9
PubChem	280
Beschreibung	Scharfes farbloses Gas
Ähnlich zu	Schwefelkohlenstoff
Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
Warnung
H-Sätze	H280
EUH-Sätze	Nein
P-Sätze	P410 P403
Lager	Bei Lagerung in einer Gasflasche darf die Temperatur der Gasflasche 50°C nicht überschreiten.
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	gasförmig
Farbe	farblos
Dichte	1,98 × 10−3 g/cm³
Sublimationspunkt	−78,5[1] °C
Dampfdruck	(bei 20 °C) 5,7258 × 106 pa
Löslichkeit im Wasser	1,45 g/l
Log(pau)	0,83
Thermodynamische Eigenschaften
ΔfhuhÖG	−393,5 kJ/Maulwurf
soÖg, 1 bar	213,8 J/Maulwurf·k
Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
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Kohlendioxid, ebenfalls Kohlendioxid oder Kohlendioxid genannt, ist ein anorganische Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff, Mit als Bruttoformel CO₂. Im reinen Zustand ist es ein farb- und geruchloses Gas das natürlich in der Atmosphäre der Erde verhindert. Das Molekül hat a lineare Geometrie und gehört zu den Punktgruppe d_ha.

Obwohl das Gas selbst geruchlos ist, bildet es zusammen mit Wasserdampf Kohlensäure, so dass bei höheren Konzentrationen ein scharfer säuerlicher Geruch wahrnehmbar ist.

Die Erdatmosphäre enthielt im Jahr 2020 etwa 417 ppm Kohlendioxid.^[2] Diese Konzentration nimmt weiter zu.^[3] Es Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) beschäftigt sich intensiv mit deren Ursachen und Folgen für die Erderwärmung.

Einige Anwendungen

In Wasser gelöstes Kohlendioxid bildet Kohlensäure oder Dihydrogencarbonat (H₂CO₃). Manchmal wird Kohlendioxid selbst - fälschlicherweise - als Kohlensäure bezeichnet (Kohlendioxid wäre richtig). Kohlendioxid ist weit verbreitet in alkoholfreie Getränke. Hinzufügen von unter Druck stehendem Kohlendioxid zu Getränken für die Stechen, wird verkohlen erwähnt. Im Bier ist Kohlendioxid nach der Vergärung des Maltose von Malz. Es kommt auch natürlich in einigen vor Mineralwasser.

Kohlendioxid wird in einigen Arten produziert Feuerlöscher zur Brandbekämpfung eingesetzt, insbesondere wenn Wasser als Löschmittel gefährlich wäre, da es chemische Reaktionen leitet Elektrizität oder kann große Schäden verursachen, wie z. B. bei Papierakten.

Entdeckung

Kohlendioxid wurde zu Beginn des 20 17. Jahrhundert vom gebürtigen Brüsseler Jan Baptista van Helmont, dass es Sylvestergas erwähnt. Er fand das nach dem Verbrennen Holzkohle in einer geschlossenen Schüssel war die Restmasse geringer als die ursprüngliche Masse. Seine Schlussfolgerung war, dass der Unterschied zu einem geworden war wilder Geist (dann spiritus sylvestre genannt) oder Gas.

Chemische Eigenschaften

Kohlendioxid besteht aus einem zentralen Kohlenstoffatom, zu dem Doppelbindungen zwei Sauerstoffatome sind gebunden. Daher kommt Kohlenstoff hier am höchsten vor Oxidationszustand (IV). Kohlendioxid wird in vollem Umfang gebildet Verbrennung von Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigen Verbindungen:

${displaystyle {ce {CO2 -> CO2}}}$

Unvollständige Verbrennung erzeugt Kohlenmonoxid (CO), ein giftiges und erstickendes Gas, das zu Kohlenmonoxidvergiftung.

Physiologische Eigenschaften

Photosynthese und Zellatmung

sehen Photosynthese für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Pflanzen und andere autotrophe Organismen Kohlendioxid in der verwenden Photosynthese. Hiermit chemische Reaktion zu Wasser werden (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) enthalten und in Glucose konvertiert, während Sauerstoffgas (Ö₂) ausgegeben. Für diesen Vorgang, Energie benötigt, die beteiligt ist von Sonnenlicht. Das Solarenergie wird wie chemische Energie aufgenommen in der chemische Verbindung Glucose. Die Glukose wird als Energiequelle verwendet oder umgewandelt in anderen organischen Stoffen, Baustoffen wie Zellulose und Protein, für Wachstum und Fortpflanzung. Beispielsweise gelangt der Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid über die Photosynthese in allerlei andere, teilweise sichtbare Stoffe wie Zellulose und . Lignin im Wald der Bäume.

Im Gewächshäuser wird Kohlendioxid als Spezies Düngung der verwendeten Pflanzen: Bei mehr Kohlendioxid wachsen viele Pflanzen etwas schneller. Auch die Vegetation kann mit einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts auf der Erde schneller wachsen.

Tiere tun das Gegenteil von dem, was Pflanzen tun: sie atmen Sauerstoff für die 'Verbrennung' von aus verdautLebensmittel Ursprung, Nährstoffe. Beim Verbrennen das Fette und Kohlenhydrate Kohlendioxid wird im Körper produziert und ausgeatmet. Bei der Verbrennung dieser Nährstoffe wird die den Pflanzen zuvor durch das Sonnenlicht zugeführte Energie wieder freigesetzt. Dies gilt auch für den Stoffwechsel von Pilzen.

Die obige Interaktion zwischen Pflanzen und Tieren, genauer gesagt autotrophen und heterotroph Organismen, bildet den Kern der Kohlenstoffzyklus.

Physiologische Eigenschaften bei Säugetieren

sehen Säure-Basen-Haushalt (Blut) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Tierzellen produzieren Kohlendioxid als Abfallprodukt der Zitronensäurezyklus. Durch zusätzliche Anstrengung entsteht zusätzliches Kohlendioxid, das über den . freigesetzt wird Blut wird entlassen. Der Anstieg des Kohlendioxids im Blut senkt die pH (erhöht den Säuregehalt), der vom Körper zwischen 7,35 und 7,45 genau eingehalten wird. Droht der pH-Wert zu stark abzusinken, greift er Atemzentrum in dem Gehirn durch Beschleunigung und Vertiefung der Atmung.

Physikalische Eigenschaften

Zwei physikalische Eigenschaften von Kohlendioxid treten im Alltag jeweils auf ihre Weise auf. Das herausragendste Merkmal ist das von Treibhausgase. Darüber hinaus wird Kohlendioxid aufgrund seines Phasenwechsels für verschiedene Zwecke verwendet.

Treibhauseffekt

sehen Treibhauseffekt, Erderwärmung und CO₂- Aufnahme und Speicherung für die wichtigsten Artikel zu diesem Thema.

Medien abspielen

Kohlendioxid als Klimafaktor

Denn Kohlendioxid Infrarotstrahlung absorbiert, reduziert es die Strahlung der Sonnenwärme in den Weltraum, die die Erde erreicht. Das wird es sein Treibhauseffekt erwähnt, weil in a Gewächshaus ein ähnlicher effekt tritt ein: kurzwellige strahlung kann eindringen, wo sie in langwellige strahlung umgewandelt wird, die nicht mehr entweichen kann.

Phasenübergänge

Die Phasenübergänge von Kohlendioxid

Beim Abkühlen auf -78 °C wird Kohlendioxid sofort übertragen (reift) in dem fester Aggregatzustand: Trockeneis oder Kohlendioxidschnee genannt. Festes Kohlendioxid sieht ungefähr so ​​aus Eis gemacht aus Wasser. Bei normalem Luftdruck schmilzt Trockeneis beim Erhitzen nicht, aber es sublimiert (verdampft) direkt wieder in den gasförmigen Zustand. Erst ab einem Druck von 5,2 bar (der Druck im dreifacher Punkt, siehe auch nebenstehende Grafik) Trockeneis schmilzt bei −56 °C und tritt in die Flüssigphase ohne direkt ein Gas zu bilden. Wird der Druck bei 15 °C auf über 50 bar erhöht, wird Kohlendioxid flüssig.

Spektakuläre, aber relativ harmlose Experimente lassen sich mit festem Kohlendioxid durchführen. Wenn einige Körner in ein Glas Wasser gestreut werden, verdunstet das Trockeneis aufgrund der relativen Wärme des Wassers. Das Wasser sprudelt und ein großes Dampf von. Dadurch scheint das Wasser zu kochen, während es einfach auf Raumtemperatur bleibt oder sogar leicht abkühlt. Da Kohlendioxiddampf schwerer als Luft ist, läuft der Dampf vom Glas nach unten. Dieser Effekt wird häufig auf der Bühne oder im Fernsehen in größerem Umfang verwendet Nebelmaschinen.

Trockeneis wird oft in Kombination mit einem bestimmten Lösungsmittel (wie Aceton oder 2-Propanol) zu einer Kühlbad für die Durchführung bestimmter Experimente im organische Synthese.

Geologische Merkmale

In (Regen-)Wasser gelöstes Kohlendioxid (Dihydrogencarbonat und Hydrogencarbonat) ist auch von geologischer Bedeutung, da es in der Lage ist, Kalkstein lösen. Dies führt zu Karstphänomene. In gebundener Form als Kalziumkarbonat (CaCO₃) kommt es als Kalkstein vor (in Limburg Mergel erwähnt). Beim Auflösen von Calciumcarbonat in Säure oder beim Erhitzen wie bei der Klinker- und Zementherstellung wird Kohlendioxid wieder freigesetzt. Das Zementindustrie trägt etwa 5 % zum weltweiten jährlichen Ausstoß des Treibhausgases bei.

Vorkommnisse in der Natur und Emissionen durch den Menschen

Kohlendioxid entsteht durch verschiedene natürliche Prozesse, unter anderem in Savanne und Waldbrände, Emissionen von Vulkane, Verdauungsprozesse in feuchten Dschungeln und Mangroven und wird über CO . freigesetzt₂-Austausch mit den Meeren und Ozeanen. Der einfachste Weg zur Erzeugung von Kohlendioxid ist jedoch die Verbrennung kohlenstoffhaltiger Stoffe, zum Beispiel Holzkohle und fossile Brennstoffe wie Petroleum und Erdgas. Dieser Prozess ist eine der wichtigsten Energiequellen der Menschheit. Das menschliche/industrielle CO₂-Emissionen machen nach aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen fast 6% des gesamten CO . der Erde aus₂-Austausch.^[4] Diese 6 Prozent müssen vom System aufgenommen werden, um die CO .-Konzentration zu reduzieren₂ konstant zu halten.

Atmosphärisches Kohlendioxid, gemessen bei Mauna Loa, Hawaii

Die wichtigsten Prozesse zur Entfernung von freigesetztem Kohlendioxid aus der Atmosphäre sind CO₂-Aufnahme durch grüne Pflanzen und Aufnahme durch die Ozeane. Da es auf der Erde keinen Nettozuwachs an Wäldern gibt, trägt die Photosynthese durch grüne Pflanzen nur vorübergehend dazu bei, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen. Die Absorptionsrate von Kohlendioxid in den Ozeanen bestimmt daher die Konzentrationsänderung. Die Aufnahme erfolgt langsam, da sich Kohlendioxid in den oberen Meeresschichten schnell auflöst, aber auch schnell wieder freigesetzt wird. Der Transport in tiefere Wasserschichten, durch die Kohlendioxid schließlich wirklich aus dem Kreislauf verschwinden würde, dauert viele hundert Jahre.^[5]

Von den 6% Kohlendioxid (3,2 Gigatonnen), die der Mensch durch Verbrennung in den natürlichen Kreislauf einbringt fossile Brennstoffe, zwei Prozentpunkten steht eine permanente Aufnahme in die tieferen Wasserschichten des Ozeans gegenüber.^[4] Die restlichen vier Prozentpunkte haben seit Beginn des beginning Industrielle Revolution führte zu einem CO-Anstieg₂-Konzentration von ca. 280ppm auf Spitzenwerte von über 410 ppm im Jahr 2017.^[6] 2015 ist die Bremse durchgebrochen durchschnittlich die weltweite Konzentration überschreitet erstmals 400 ppm.^[7]

CO₂-Messungen

Die bekanntesten CO .-Messungen₂Inhalt in der Luft sind die Daten, die aus dem Mauna Loa-Observatorium auf Hawaii, herausgegeben von der National Oceanic and Atmospheric Administration, einer US-amerikanischen Regierungsbehörde. Natürlich können diese Zahlen von den Messungen abweichen, die anderswo auf der Erde vorgenommen wurden. Die Zahlen für das allerletzte Bewertungsjahr sind immer vorläufig, bis auf kleinere Korrekturen.

CO₂-Emissionshandel

Zum Emissionshandel im Allgemeinen siehe Emissionshandel.

Um den Ausstoß des Treibhausgases zu regulieren, wird das CO₂-Emissionshandel^[9] Konfiguration. Teilnehmer am CO₂Der Emissionshandel erhält zu Jahresbeginn eine bestimmte Menge an Zertifikaten. Dieser Betrag wurde von der niederländischen Regierung (den Wirtschaftsministerien und VROM) auf der Grundlage des nationalen Zuteilungsplans, auch bekannt als nationaler Zuteilungsplan oder NAP, festgelegt. Ein Wirtschaftsstandort, an dem eine Emission stattfindet, hat diese Rechte, wenn er über eine gültige Emissionsgenehmigung verfügt. Die Registrierung und Kontrolle erfolgt in den Niederlanden durch die Niederländische Emissionsbehörde (NEA). Seit 2010 können Privatpersonen die CO₂-Markt^[10] von Stiftung Natur und Umwelt auch diesen Emissionshandel durch den Aufkauf von Rechten beeinflussen.

CO₂-Emissionen fossiler Brennstoffe

Vergleich des CO₂-Emissionen bei 100 % Verbrennungswirkungsgrad.

Obwohl Erdgas verbrannt wird, wird viel weniger CO freigesetzt₂ kostenlos, aber andererseits ist die Nutzung von Erdgas wegen der Methanlecks in der Reklamation und die Transport.^[12]

CO₂-Emissionen von Verkehrsmitteln

Vergleich des CO₂-Emissionen von Verkehrsmitteln pro Passagier pro Kilometer gemessen für 2014.

Toxikologie und Sicherheit

Obwohl Kohlendioxid in der Atmosphäre vorhanden ist, ist es in höheren Konzentrationen giftig. In der Nähe des Nyos-See Mehr als 1.700 Menschen starben am 26. August 1986, als eine große Menge Kohlendioxid aus dem See freigesetzt wurde. Am 16. August 2008 mussten in Mönchengladbach 107 Menschen wegen 25.000 m Feuerlöscher ins Krankenhaus eingeliefert werden³ Kohlendioxid^[14] war frei geworden und in ein Wohngebiet überflutet.^[15] Kohlendioxid ist schwerer als Luft und kann sich in Höhlen und (Wein-)Kellern anreichern. Ein Beispiel ist das sogenannte Hundehöhle Biene Neapel, wobei der Boden mit einer Kohlendioxidschicht bedeckt ist. Menschen überleben einen Besuch in der Höhle, aber Hunde ersticken sofort, weil ihre Köpfe näher am Boden sind. Die Möglichkeit, große Mengen Kohlendioxid zu entweichen, ist einer der Hauptgründe für Besorgnis in unterirdischen Systemen Lager.

Kohlendioxid hat folgende Auswirkungen auf den Menschen, gemessen in Volumenprozent in der Luft:

Siehe auch

• CO₂- Aufpreis BPM
• CO₂- Aufnahme und Speicherung
• CO₂Emissionen und Kraftstoffverbrauch
• Kohlenstoffzyklus

Externe Links

•  Internationale Chemikaliensicherheitskarte von Kohlendioxid
• (und) Daten von Kohlendioxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des Deutschen Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (WENN EIN) (JavaScript erforderlich)
• Aktuelles globales CO₂ (Labor für Erdsystemforschung)