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Siehe auch: Kohlenmonoxid, Calciumcarbonat, Carbonate 
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Kohlendioxid

Autor: Hans Lohninger

CAS-Nr.124-38-9
FormelCO2
Molmasse44.01 g/mol
Tripelpunkt-56.57°C / 519 kPa
SiedepunktSublimation
Dichte [0°C, 1 atm]1.98 g/cm3
Löslichkeit in Wasser [20°C] 1.7 g/L

Kohlendioxid, CO2, ist ein farbloses, nicht brennbares, geruchloses Gas. Da die Dichte von Kohlendioxid deutlich höher als die von Luft ist, kann man Kohlendioxid umgießen. In Gärkellern sammelt es sich am Boden. Da CO2 jede Verbrennung erstickt, wird es in Feuerlöschern (CO2-Schaum) eingesetzt.

Kohlendioxid kommt in der Natur sowohl in freier Form (in der Atmosphäre und gelöst in Wasser) vor, als auch in riesigen Mengen in gebundener Form als Calcium- und Magnesiumcarbonat.

Wie man dem Phasendiagramm von Kohlendioxid entnehmen kann, existiert flüssiges CO2 nur bei Drücken oberhalb von 5.19 bar, darunter sublimiert festes Kohlendioxid ("Trockeneis", Sublimationspunkt bei Normaldruck: -78.5°C). Am Tripelpunkt bei 5.19 bar und -56.6 °C existieren alle drei Phasen im Gleichgewicht. Oberhalb des kritischen Punkts bei 31°C und 73.8 bar kann zwischen flüssiger und gasförmiger Phase nicht mehr unterschieden werden (überkritischer Zustand). Erst bei sehr viel höheren Drücken im Bereich von einigen tausend bar erstarrt dann auch überkritisches Kohlendioxid.

Kohlendioxid absorbiert Infrarot-Strahlung, was ganz wesentlich zum sog. Treibhauseffekt beiträgt: Sichtbares Sonnenlicht kann ungehindert bis zur Erdoberfläche durchdringen; dort wird ein Teil des Lichts in Wärme (IR-Strahlung) umgewandelt, deren Abstrahlung durch das in der Atmosphäre enthaltene Kohlendioxid verhindert wird. Dadurch verursacht schon eine relative geringe Konzentration an CO2 in der Luft eine deutliche Erwärmung.

Im Labor wird Kohlendioxid am einfachsten aus Calciumcarbonat durch Salzsäure freigesetzt (mit Hilfe des Kipp'schen Apparats):

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2

Großtechnisch gewinnt man CO2 entweder durch Verbrennen von Koks im Luftüberschuss

C + O2 CO2

oder durch Kohlenmonoxid-Konvertierung mit Wasserdampf:

CO + H2O CO2 + H2

Zur Reinigung wird industriell erzeugtes Kohlendioxid mit Natriumcarbonat-Lösung oder mit wässriger Ethanolamin-Lösung in Rieseltürmen gebunden und dann durch Erhitzen wieder ausgetrieben.

Die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser ist nicht besonders hoch und stark von Druck und Temperatur abhängig. CO2 ist in organischen Lösungsmitteln deutlich besser löslich als in Wasser (so ist die Löslichkeit z.B. in Aceton um den Faktor 10 höher). Das folgende Diagramm zeigt die Temperaturabhängigkeit der Wasserlöslichkeit bei 1 atm:

Eine wässrige Lösung von Kohlendioxid reagiert sauer, da sich ein kleiner Teil des gelösten CO2 mit Wasser zu Kohlensäure, H2CO3, umsetzt. Kohlendioxid ist eine sehr stabile Substanz, die beim Erhitzen erst bei sehr hohen Temperaturen (ab 1200°C) in Kohlenmonoxid und Sauerstoff zerfällt (bei 2300°C sind erst ca. 20% zerfallen).



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Last Update: 2013-08-20