KOHLENDIOXID: EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN UND GEFAHREN - CHEMIE - 2025

Das Kohlendioxid ist ein farbloses, geruchloses Temperatur- und Atmosphärendruckgas. Es ist ein Molekül, das aus einem Kohlenstoffatom (C) und zwei Sauerstoffatomen (O) besteht. Bildet Kohlensäure (eine milde Säure), wenn sie in Wasser gelöst wird. Es ist relativ ungiftig und feuerfest.

Es ist schwerer als Luft und kann beim Bewegen Ersticken verursachen. Bei längerer Hitze- oder Feuereinwirkung kann der Behälter heftig platzen und Projektile ausstoßen.

Es wird zum Einfrieren von Lebensmitteln, zur Kontrolle chemischer Reaktionen und als Feuerlöschmittel verwendet.

• Formel : CO2
• CAS-Nummer : 124-38-9
• UN : 1013

2D-Struktur

Eigenschaften

Physikalische und chemische Eigenschaften

Molekulargewicht:	44,009 g / mol
Sublimationspunkt:	-79 ° C.
Löslichkeit in Wasser, ml / 100 ml bei 20 ° C:	88
Dampfdruck, kPa bei 20 ° C:	5720
Relative Dampfdichte (Luft = 1):	1.5
Octanol / Wasser-Verteilungskoeffizient als logarithmische Leistung:	0,83

Kohlendioxid gehört zur Gruppe der chemisch nicht reaktiven Substanzen (z. B. neben Argon, Helium, Krypton, Neon, Stickstoff, Schwefelhexafluorid und Xenon).

Entzündbarkeit

Kohlendioxid ist wie die Gruppe der chemisch nicht reaktiven Substanzen nicht brennbar (obwohl dies bei sehr hohen Temperaturen der Fall sein kann).

Reaktivität

Chemisch nicht reaktive Substanzen gelten unter typischen Umgebungsbedingungen als nicht reaktiv (obwohl sie unter relativ extremen Umständen oder unter Katalyse reagieren können). Sie sind oxidations- und reduktionsbeständig (außer unter extremen Bedingungen).

Wenn sie in Kohlendioxid (insbesondere in Gegenwart starker Oxidationsmittel wie Peroxide) suspendiert sind, sind Pulver aus Magnesium, Lithium, Kalium, Natrium, Zirkonium, Titan, einigen Magnesium-Aluminium-Legierungen und erhitztem Aluminium, Chrom und Magnesium brennbar und explosiv.

Das Vorhandensein von Kohlendioxid kann beim Erhitzen des Rückstands zu einer heftigen Zersetzung in Lösungen von Aluminiumhydrid in Ether führen.

Die Gefahren, die sich aus der Verwendung von Kohlendioxid in Brandschutz- und Löschsystemen für begrenzte Luftmengen und brennbare Dämpfe ergeben, werden derzeit bewertet.

Das mit seiner Verwendung verbundene Risiko beruht auf der Tatsache, dass große elektrostatische Entladungen erzeugt werden können, die die Explosion auslösen.

Der Kontakt von flüssigem oder festem Kohlendioxid mit sehr kaltem Wasser kann aufgrund der großen Temperaturunterschiede zu einem heftigen oder heftigen Kochen des Produkts und einer extrem schnellen Verdampfung führen.

Wenn das Wasser heiß ist, besteht die Möglichkeit, dass eine Flüssigkeitsexplosion aufgrund von "Überhitzung" auftritt. Der Druck kann gefährliche Werte erreichen, wenn flüssiges Gas in einem geschlossenen Behälter mit Wasser in Kontakt kommt. Bei einer ungefährlichen Reaktion mit Wasser entsteht eine schwache Kohlensäure.

Toxizität

Chemisch nicht reaktive Substanzen gelten als nicht toxisch (obwohl gasförmige Substanzen dieser Gruppe als Erstickungsmittel wirken können).

Längeres Einatmen von Konzentrationen von 5% oder weniger Kohlendioxid führt zu erhöhter Atemfrequenz, Kopfschmerzen und subtilen physiologischen Veränderungen.

Die Exposition gegenüber höheren Konzentrationen kann jedoch zu Bewusstlosigkeit und zum Tod führen.

Flüssiges oder kaltes Gas kann Erfrierungen an Haut oder Augen verursachen, die einer Verbrennung ähneln. Feststoff kann Verbrennungen durch kalten Kontakt verursachen.

Anwendungen

Verwendung von Kohlendioxidgas. Ein großer Anteil (ungefähr 50%) des gesamten zurückgewonnenen Kohlendioxids wird am Produktionsort zur Herstellung anderer kommerziell wichtiger Chemikalien verwendet, hauptsächlich Harnstoff und Methanol.

Eine weitere wichtige Verwendung von Kohlendioxid in der Nähe der Gasquelle ist die verbesserte Rückgewinnung von Öl.

Der Rest des weltweit erzeugten Kohlendioxids wird zur anderweitigen Verwendung in seine flüssige oder feste Form umgewandelt oder in die Atmosphäre abgelassen, da der Transport von Kohlendioxidgas wirtschaftlich nicht machbar ist.

Verwendung von festem Kohlendioxid

Trockeneis war ursprünglich die wichtigere der beiden nicht gasförmigen Formen von Kohlendioxid.

Seine Verwendung wurde erstmals Mitte der 1920er Jahre in den USA als Kältemittel für die Lebensmittelkonservierung populär, und in den 1930er Jahren wurde es zu einem wichtigen Faktor für das Wachstum der Eiscremeindustrie.

Nach dem Zweiten Weltkrieg ermöglichten Änderungen im Kompressordesign und die Verfügbarkeit spezieller Niedertemperaturstähle die Verflüssigung von Kohlendioxid in großem Maßstab. Daher begann flüssiges Kohlendioxid in vielen Anwendungen, Trockeneis zu ersetzen.

Verwendung von flüssigem Kohlendioxid

Die Verwendungsmöglichkeiten für flüssiges Kohlendioxid sind vielfältig. In einigen Fällen ist die chemische Zusammensetzung von Bedeutung, in anderen nicht.

Unter diesen haben wir: Verwendung als inertes Medium zur Förderung des Pflanzenwachstums, als Wärmeübertragungsmedium in Kernkraftwerken, als Kältemittel, Verwendung basierend auf der Löslichkeit von Kohlendioxid, chemische Verwendungen und andere Verwendungen.

Verwendung als inertes Medium

Kohlendioxid wird anstelle einer Luftatmosphäre verwendet, wenn die Anwesenheit von Luft unerwünschte Wirkungen verursachen würde.

Bei der Handhabung und beim Transport von Lebensmitteln kann durch die Verwendung von Kohlendioxid eine Oxidation derselben (die zu einem Geschmacksverlust oder zum Wachstum von Bakterien führt) vermieden werden.

Verwenden Sie, um das Pflanzenwachstum zu fördern

Diese Technik wird von Obst- und Gemüsebauern angewendet, die das Gas in ihre Gewächshäuser einleiten, um den Pflanzen einen höheren Kohlendioxidgehalt als den normalerweise in der Luft vorhandenen zu verleihen. Pflanzen reagieren mit einer Erhöhung ihrer Kohlendioxid-Assimilationsrate und einer Steigerung der Produktion um etwa 15%.

Verwendung als Wärmeübertragungsmedium in Kernkraftwerken

Kohlendioxid wird in bestimmten Kernreaktoren als Zwischenwärmeübertragungsmedium verwendet. Es überträgt die Wärme von Spaltprozessen auf Dampf oder kochendes Wasser in Wärmetauschern.

Als Kältemittel verwenden

Flüssiges Kohlendioxid wird häufig zum Einfrieren von Lebensmitteln sowie zur späteren Lagerung und zum späteren Transport verwendet.

Verwendung basierend auf der Löslichkeit von Kohlendioxid

Kohlendioxid ist in Wasser mäßig löslich, und diese Eigenschaft wird bei der Herstellung von alkoholischen und alkoholfreien Brausegetränken verwendet. Dies war die erste größere Anwendung von Kohlendioxid. Der Einsatz von Kohlendioxid in der Aerosolindustrie nimmt ständig zu.

Chemische Verwendungen

Bei der Herstellung von Gießereiformen und -kernen wird die chemische Reaktion zwischen Kohlendioxid und Kieselsäure verwendet, die dazu dient, die Sandkörner zu verbinden.

Natriumsalicylat, eines der Zwischenprodukte bei der Herstellung von Aspirin, wird durch Umsetzung von Kohlendioxid mit Natriumphenolat hergestellt.

Die Karbonisierung von erweichtem Wasser wird unter Verwendung von Kohlendioxid durchgeführt, um die Ausfällung unlöslicher Kalkverbindungen zu entfernen.

Kohlendioxid wird auch zur Herstellung von basischem Bleicarbonat, Natrium-, Kalium- und Ammoniumcarbonaten sowie Hydrogencarbonaten verwendet.
Es wird als Neutralisationsmittel bei Mercerisierungsvorgängen in der Textilindustrie verwendet, da es bequemer zu verwenden ist als Schwefelsäure.

Andere Verwendungen

Flüssiges Kohlendioxid wird in einem Kohleextraktionsprozess verwendet. Es kann verwendet werden, um bestimmte Aromen und Düfte zu isolieren, Tiere vor dem Schlachten zu betäuben, Tiere mit Kryo-Branding zu versehen und Nebel für Theaterproduktionen zu erzeugen. Beispiele für solche Anwendungen sind das Einfrieren von gutartigen Tumoren und Warzen, Laser, die Herstellung von Schmieröladditiven, die Tabakverarbeitung und die Hygiene vor der Bestattung.

Klinische Wirkungen

Die Exposition gegenüber Erstickungsmitteln erfolgt hauptsächlich in industriellen Umgebungen, gelegentlich im Zusammenhang mit Naturkatastrophen oder Industriekatastrophen.

Einfache Erstickungsmittel umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Kohlendioxid (CO2), Helium (He) und gasförmige Kohlenwasserstoffe (Methan (CH4), Ethan (C2H6), Propan (C3H8) und Butan (C4H10)).

Sie verdrängen Sauerstoff aus der Atmosphäre, was zu einer Abnahme des Partialdrucks des alveolären Sauerstoffs und folglich zu einer Hypoxämie führt.

Hypoxämie erzeugt ein Bild der anfänglichen Euphorie, die die Fähigkeit des Patienten beeinträchtigen kann, der toxischen Umgebung zu entkommen.

ZNS-Dysfunktion und anaerober Stoffwechsel weisen auf eine schwere Toxizität hin.

Leichte bis mittelschwere Vergiftung

Die Sauerstoffsättigung kann selbst bei asymptomatischen oder leicht symptomatischen Patienten unter 90% liegen. Es tritt mit verminderter Nachtsicht, Kopfschmerzen, Übelkeit, kompensatorischer Zunahme der Atmung und des Pulses auf.

Schwere Vergiftung

Die Sauerstoffsättigung kann 80% oder weniger betragen. Es gibt verminderte Wachsamkeit, Schläfrigkeit, Schwindel, Müdigkeit, Euphorie, Gedächtnisverlust, verminderte Sehschärfe, Zyanose, Bewusstlosigkeit, Rhythmusstörungen, Myokardischämie, Lungenödem, Krampfanfälle und Tod.

Sicherheit und Risiken

Gefahrenhinweise des Global Harmonized System zur Klassifizierung und Kennzeichnung chemischer Produkte (GHS).

Das global harmonisierte System zur Klassifizierung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS) ist ein international vereinbartes System, das von den Vereinten Nationen geschaffen wurde und die verschiedenen in verschiedenen Ländern verwendeten Klassifizierungs- und Kennzeichnungsstandards durch die Verwendung global einheitlicher Kriterien (Nationen) ersetzen soll Nationen, 2015).

Die Gefahrenklassen (und das entsprechende Kapitel des GHS), die Klassifizierungs- und Kennzeichnungsstandards sowie die Empfehlungen für Kohlendioxid lauten wie folgt (Europäische Chemikalienagentur, 2017; Vereinte Nationen, 2015; PubChem, 2017):

(Vereinte Nationen, 2015, S. 345).

(Vereinte Nationen, 2015, S. 346).

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