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Kohlenstoffoxide

Skripte
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Einführung

Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 1: Grillen sollte eine Tätigkeit für Draußen bleiben.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 1: Grillen sollte eine Tätigkeit für Draußen bleiben.
Im Haus kann der Sauerstoff schnell verbraucht werden, sodass sich die Konzentration des Kohlenstoffmonoxides stark erhöht. Die betroffenen Personen merken von der Gefahr gar nichts, da das giftige Gas geruchlos und farblos ist.
Wir werden uns nun die zwei Kohlenstoffoxide genauer anschauen und auf die Eigenschaften und Vorkommen eingehen.

Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid ist ein Gas, das durchsichtig und geruchlos ist. Die Pflanzen benötigen das Gas für ihren Stoffwechsel und wir setzen es bei jedem Ausatmen frei. Es ist ein harmloses Kohlenstoffoxid. Allerdings hat dieses Gas einen schlechten Ruf. Aber wieso?
In der Erdatmosphäre beträgt der Anteil des Kohlenstoffdioxids $0,038\%$. Im ersten Moment klingt das nach nicht viel. Allerdings kann eine minimale Erhöhung der Gaskonzentration massive Folgen mit sich bringen. Das Kohlenstoffdioxid ist nämlich ein Treibhausgas, das die Sonneneinstrahlung und die Erdwärme absorbiert und wieder auf die Erde zurück reflektiert wird. Dadurch erwärmt sich das gesamte Erdklima. Dieses Phänomen ist bekannt als der Treibhauseffekt.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 2: Trockeneis sublimiert bei Zimmertemperatur.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 2: Trockeneis sublimiert bei Zimmertemperatur.
Außerdem wird Trockeneis aufgrund seiner tiefen Temperatur als Kühlmittel im Labor und in der Technik verwendet. Auch in der Medizin kann Trockeneis zum Entfernen von Warzen benutzt werden. Das Trockeneis ist nämlich ein sehr kalter Stoff, der auf der Haut Verbrennungen verursachen kann. Deshalb muss mit diesem Feststoff vorsichtig gearbeitet werden.
Eine weitere Anwendung des Kohlenstoffdioxides als Gas findet man auch bei der Entkoffeinierung von Kaffee. Dabei werden die noch rohen Kaffeebohnen zuerst mit Wasserdampf behandelt. Das Kohlenstoffdioxid löst sich im Wasser und kann so aus dem pflanzlichen Gewebe das Koffein extrahieren. Die Kaffeebohnen sind damit koffeinfrei, der Kaffeegeschmack bleibt jedoch erhalten.

Kohlenstoffmonoxid

Wie oben besprochen ist Kohlenstoffmonoxid ein nicht zu unterschätzendes Gas. Es ist wie Kohlenstoffdioxid geruchlos und farblos. Damit hören aber auch die Gemeinsamkeiten auf. Kohlenstoffmonoxid entsteht bei unvollständiger Verbrennung, da bei ungenügender Sauerstoffzufuhr nicht mehr genügend Sauerstoffmoleküle mit dem Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid reagieren können und somit die Nebenreaktion zu Kohlenstoffmonoxid abläuft. Dabei reagiert der überschüssige Kohlenstoff mit dem vorhandenen Kohlenstoffdioxid zu dem giftigen Kohlenstoffmonoxid.
$\begin{array}[t]{rll} C&+&CO_2&\longrightarrow&2&CO \end{array}$
Diese Reaktion wird in der Industrie zur Eisenaufreinigung (Hochofenprozess) verwendet. Falls du dir den Prozess dazu genauer anschauen möchtest, kannst du dir das ChemieLV-Skript zum Thema „Hochofenprozess“ unter Stoffe und Reaktionen durchlesen.
Weshalb ist aber das Kohlenstoffmonoxid so giftig für uns?
Unser Körper muss zum Funktionieren mit Sauerstoff versorgt werden. Dabei muss der eingeatmete Sauerstoff von der Lunge auf einer Art und Weise jede Zelle unseres Körpers erreichen. Dies wird ermöglicht durch unsere roten Blutkörperchen in unserem Blut. Jedes rote Blutkörperchen besitzt den eisenhaltigen Proteinkomplex Hämoglobin. An das zentrale Eisen-Ion können dann bis zu vier Sauerstoffmoleküle gebunden werden.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 3: Sauerstoffmasken sorgen dafür, dass der Körper wieder genug Sauerstoff erhält.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 3: Sauerstoffmasken sorgen dafür, dass der Körper wieder genug Sauerstoff erhält.
Kohlenstoffmonoxid findet man auch in Zigaretten. Aus diesem Grund sinkt die sportliche Leistung von Rauchern, weil sie nicht genügend Sauerstoff aufnehmen können und ihnen somit die „Puste ausgeht“.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 4: Zigaretten beinhalten viele schädliche Stoffe, unter anderem auch Kohlenstoffmonoxid.
Kohlenstoffverbindungen: Kohlenstoffoxide
Abb. 4: Zigaretten beinhalten viele schädliche Stoffe, unter anderem auch Kohlenstoffmonoxid.

Übersicht

In der folgenden Tabelle findest du einen direkten Vergleich zwischen den zwei Kohlenstoffoxiden.
KohlenstoffdioxidKohlenstoffmonoxid
Summenformel$CO_2$$CO$
molare Masse$44,0 \frac{g}{mol}$$28,0 \frac{g}{mol}$
Geruchgeruchlosgeruchlos
Farbefarblosfarblos
Dichte$1,98 \frac{g}{l}$$1,25 \frac{g}{l}$
Schmelzpunkt$-205 °C$
Siedepunkt$-192 °C$
Sublimationspunkt$-78 °C$
Wasserlöslichkeit$880 \frac{ml}{l}$$23 \frac{ml}{l}$
Bildnachweise [nach oben]
[1]
https://goo.gl/ysNYQG – bbq garden party, © Daxiao Productions.
[2]
https://goo.gl/rGVdce – dry ice, ProjectManhattan, CC BY-SA 3.0.
[3]
https://goo.gl/wy4dZA – Beutel-Maskenbeatmung, vintagelove67, CC BY-SA 2.0 DE.
[4]
Public Domain.
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