Kohlenstoffdioxid – Eigenschaften, Nachweis und Kreislauf

Kohlenstoffdioxid, chemisch als CO2 geschrieben, ist eine Verbindung aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Es ist ein farbloses, geruchloses Gas, das bei Zimmertemperatur nicht brennt und andere Verbrennungen sogar erstickt, weil es keinen Sauerstoff für eine Reaktion liefert.

Mit einer Dichte von rund 1,98 Gramm pro Liter ist Kohlenstoffdioxid deutlich schwerer als Luft, die etwa 1,29 Gramm pro Liter wiegt. Deshalb kann sich CO2 in tiefen, schlecht belüfteten Räumen wie Kellern oder Weinkellern am Boden ansammeln, was für Menschen dort gefährlich werden kann.

Kohlenstoffdioxid entsteht bei jeder vollständigen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Stoffe, bei der Zellatmung von Menschen, Tieren und Pflanzen sowie bei der alkoholischen Gärung. Umgekehrt wird es von Pflanzen bei der Photosynthese aufgenommen, um daraus mithilfe von Lichtenergie Traubenzucker und Sauerstoff herzustellen.

Ein häufiger Fehler ist die Annahme, Kohlenstoffdioxid sei giftig. Reines CO2 ist nicht giftig, in hoher Konzentration aber gefährlich, weil es Sauerstoff verdrängt und dadurch zum Ersticken führen kann. Der Unterschied zwischen giftig und sauerstoffverdrängend ist chemisch wichtig und wird in Klassenarbeiten gerne abgefragt.

Ein zweiter Fehler ist die Verwechslung von Kohlenstoffdioxid (CO2) mit Kohlenstoffmonoxid (CO). Kohlenstoffmonoxid entsteht bei unvollständiger Verbrennung, ist farb- und geruchlos wie CO2, aber hochgiftig, weil es die Sauerstoffaufnahme im Blut blockiert.

Ein dritter Fehler ist zu glauben, die Kalkwasserprobe funktioniere nur mit reinem CO2. Tatsächlich reicht schon ein geringer Anteil an Kohlenstoffdioxid in einem Gasgemisch, etwa in Atemluft, um eine deutliche Trübung zu erzeugen.

Kohlenstoffdioxid begegnet dir täglich, oft ohne dass du es merkst. Beim Öffnen einer Sprudelflasche entweicht gelöstes CO2 zischend als Gasblasen, die für das prickelnde Mundgefühl sorgen. Auch Backpulver setzt beim Erhitzen im Teig Kohlenstoffdioxid frei, wodurch der Teig aufgeht und Kuchen und Brot locker werden.

In Feuerlöschern wird komprimiertes Kohlenstoffdioxid genutzt, um Flammen den Sauerstoff zu entziehen und sie so zu ersticken, ohne dass Löschwasser Schäden anrichtet. Auch in Gewächshäusern wird CO2 gezielt zugeführt, weil Pflanzen bei höherer Kohlenstoffdioxid-Konzentration schneller wachsen können.

Kohlenstoffdioxid ist ein natürliches Treibhausgas, das einen Teil der von der Erde abgestrahlten Wärme in der Atmosphäre zurückhält. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt läge die Durchschnittstemperatur der Erde deutlich unter dem heutigen Wert, das Leben, wie wir es kennen, wäre so nicht möglich.

Seit Beginn der Industrialisierung ist der CO2-Anteil in der Atmosphäre jedoch durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas deutlich gestiegen, von etwa 0,028 Prozent auf heute rund 0,042 Prozent. Dieser zusätzliche, menschengemachte Anteil verstärkt den Treibhauseffekt und trägt zur globalen Erwärmung bei.