Ist es in Sichtweite?

Ist es in Sichtweite: Kohlendioxid (CO 2) ist ein farbloses Gas mit einer um 53 % höheren Dichte als trockene Luft. Es ist eine chemische Substanz. Weitere Informationen finden Sie auf der Website.

https://www.britannica.com/science/carbon-dioxide

Kohlendioxid (CO2) ist ein farbloses Gas mit einer um 53 % höheren Dichte als trockene Luft. Es hat die chemische Formel CO2. Molekulare Kohlendioxidmoleküle sind zwei Sauerstoffatome, die über kovalente Doppelbindungen an ein Kohlenstoffatom gebunden sind. Es ist ein natürlich vorkommendes Gas in der Erdatmosphäre. Seit dem vorindustriellen Niveau von 280 ppm ist die Konzentration auf 0,04 Prozent (417 ppm) gestiegen. Durch die Bildung von Kohlensäure im Wasser entsteht eine saure Lösung (H2CO3). Vulkane, Waldbrände, heiße Quellen, Geysire und das Auflösen von Karbonatgestein in Wasser und Säuren sind ganz natürliche Quellen. Kohlendioxid kommt im Grundwasser, in Flüssen und Seen, Eiskappen, Gletschern und im Ozean vor, weil es wasserlöslich ist. Es kann in Erdgas- und Erdölreserven gefunden werden. Bei hohen Mengen hat Kohlendioxid einen scharfen, sauren Geruch und schmeckt wie Sodawasser, aber bei normalen Mengen ist es geruchlos.

Atmosphärisches Kohlendioxid ist die Hauptquelle für zugänglichen Kohlenstoff im Kohlenstoffkreislauf, und seine Konzentration in der vorindustriellen Atmosphäre der Erde wird seit dem späten Präkambrium durch photosynthetische Organismen und geologische Ereignisse kontrolliert. Die Photosynthese ist ein chemischer Prozess, bei dem Pflanzen, Algen und Cyanobakterien Lichtenergie nutzen, um Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate umzuwandeln. Alle aeroben Organismen verbrauchen Sauerstoff und emittieren CO2 als Abfallprodukte, wenn sie organische Substanzen verstoffwechseln, um über die Atmung Energie zu erzeugen. Um das Leben auf der Erde zu erhalten, wird CO2 für die Photosynthese von Pflanzen benötigt, die Menschen und andere Lebewesen ernähren.

Fischkiemen und die Lungen luftatmender Landtiere, einschließlich des Menschen, führen es wieder ins Wasser zurück. Der Abbau organischer Stoffe und die Vergärung von Kohlenhydraten bei der Brot-, Bier- und Weinherstellung erzeugt Kohlendioxid. Durch das Verbrennen von Holz, Torf und anderen organischen Materialien und fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas entsteht es. Viele großtechnische Oxidationsprozesse, wie die Herstellung von Acrylsäure (ca. 5 Millionen Tonnen/Jahr), erzeugen es als unerwünschtes Nebenprodukt.

Ein inertes Gas in Schweiß- und Feuerlöschern; eine Luftkanone und Ölrückgewinnungs-Druckgas; ein chemisches Ausgangsmaterial; ein überkritisches flüssiges Lösungsmittel bei der Entkoffeinierung von Kaffee und der überkritischen Trocknung; All diese Anwendungen machen Methan zu einer sehr nützlichen und vielseitigen Substanz in industriellen Umgebungen.

Es verstärkt das Sprudeln von Wasser und anderen kohlensäurehaltigen Getränken wie Bier und Sekt. Beim Trockeneisstrahlen wird die feste gefrorene Form von CO2 als Trockeneis bezeichnet und als Kältemittel und Strahlmittel eingesetzt. Aus diesem Material können Kraftstoffe und Chemikalien hergestellt werden.

Die Erdatmosphäre wird von Kohlendioxid dominiert, einem langlebigen Treibhausgas. Anthropogene Emissionen, hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und der Rodung von Wäldern, sind seit der industriellen Revolution schnell in die Atmosphäre gestiegen und haben die globale Erwärmung verursacht. Die Versauerung der Ozeane ist auch eine Folge von Kohlendioxid, das sich leicht in Wasser löst und schnell zu Kohlensäure wird.

Was wissen Sie über seine Vergangenheit?

Am Anfang war Kohlendioxid das erste Gas, das als Einheit charakterisiert werden konnte. Im Jahr 1640 entdeckte der flämische Wissenschaftler Jan Baptist van Helmont, dass beim Verbrennen von Holzkohle in einem geschlossenen Gefäß die Masse deutlich geringer war als die der ursprünglichen Holzkohle. Der Rest der Holzkohle hatte sich nach seiner Deutung (spiritus sylvestris) in ein „Gas“ oder „wilden Geist“ verwandelt.

In den 1750er Jahren führte der schottische Arzt Joseph Black weitere Untersuchungen zu den Eigenschaften von Kohlendioxid durch. Feste Luft“ war der Name, den er dem Gas gab, das er durch Erhitzen oder Behandeln von Kalkstein (Kalziumkarbonat) mit Säuren erzeugte. Feste Luft, so fand er, hatte eine geringere Dichte, war unfreundlich zum Feuern und ernährte kein Tierleben. Nach den Erkenntnissen von Black fällt aus der Calciumhydroxidlösung in Kalkwasser (einer gesättigten wässrigen Lösung) Calciumcarbonat aus.Kohlendioxid entsteht in der Lunge von Tieren und bei Fermentationsprozessen von Mikroben, wie er mit diesem Phänomen demonstrierte.Imprégnating Water with Fixed Air , veröffentlicht im Jahr 1772, beschreibt die Technik zur Erzeugung von Kohlendioxid durch Auftropfen von Schwefelsäure (oder Vitriolöl, wie Priestley es nannte) auf Kreide und Rühren des resultierenden Gases in Kontakt mit Wasser.

Was ist mit molekularen Schwingungen, Strukturen und Bindungen?

Die Schwingungsmoden von CO2 sind in der Abbildung dargestellt, da es sich um ein lineares dreiatomiges Molekül handelt. Die Atome im symmetrischen und antisymmetrischen Streckmodus bewegen sich entlang der Molekülachse. Aufgrund der Symmetrie des Moleküls gibt es zwei Biegemoden, die entartet sind, was bedeutet, dass sie die gleiche Frequenz und Energie haben. Wenn ein Molekül mit einer Oberfläche oder einem anderen Mol in Kontakt kommtecule kann sich die Frequenz der beiden Biegemoden ändern, da die Wechselwirkungen unterschiedlich sind. Die Wellenzahlen 2349 cm1 (Wellenlänge 4,25 m) und 667 cm1 (Wellenlänge 15 m) im Infrarotspektrum zeigen den antisymmetrischen Streckmodus bzw. das entartete Paar von Biegemodi. Eine Raman-spektroskopische Messung bei 1388 cm1 (7,2 m) detektiert die symmetrische Streckschwingung, die keinen elektrischen Dipol erzeugt und daher in der IR-Spektroskopie nicht erkannt werden kann.

Im gasförmigen Zustand befinden sich Kohlendioxidmoleküle in einem Zustand ständiger Bewegung und Vibration. Ein unmittelbares Bild der molekularen Struktur kann in einem Coulomb-Explosionsbildgebungsexperiment abgeleitet werden. Kohlendioxid war Gegenstand eines ähnlichen Experiments. Gemäß diesem Experiment und theoretischen Berechnungen, die auf einer Ab-initio-Potentialenergiefläche basieren, sind keine Moleküle in der Gasphase jemals vollkommen gerade.

Isolierung und Herstellung sind ebenfalls wichtig.

Die Destillation von Kohlendioxid aus der Luft ist möglich, allerdings ist das Verfahren ineffizient. Kohlendioxid ist in der Industrie in erster Linie ein nicht wiedergewinnbares Abfallprodukt, und es kann auf verschiedene Weise und in verschiedenen Größen erzeugt werden.

Kohlendioxid und Wasser entstehen bei der Verbrennung aller auf Kohlenstoff basierenden Brennstoffe, einschließlich Methan (Erdgas), Erdöldestillate (Benzin, Diesel, Kerosin, Propan), Kohle, Holz und allgemeine organische Stoffe. Wenn Methan und Sauerstoff in Kontakt kommen, entsteht Methan:

CO 2 + 2 H 2O ist das Ergebnis von CH 4 + 2 O 2,

Mit Hilfe von Koks entstehen im Hochofen Roheisen und Kohlendioxid.

Ein Nebenprodukt der Dampfreformierung und der Wassergas-Shift-Reaktionen für die Ammoniaksynthese ist Kohlendioxid. Wasser und Erdgas reagieren, um diese Aktivitäten auszulösen (hauptsächlich Methan). Das Karbonisieren von Bier und Erfrischungsgetränken und das Beruhigen von Tieren wie Hühnern ist eine Hauptquelle für Kohlendioxid in Lebensmittelqualität. Eine Kohlendioxidknappheit aus diesen Gründen trat in Europa im Sommer 2018 auf, als zahlreiche Ammoniakfabriken wegen Reparaturarbeiten vorübergehend stillgelegt wurden. Die meisten Metallcarbonate werden durch Säuren entkohlt. Dadurch ist es möglich, es direkt aus Kohlendioxidquellen zu gewinnen, die es durch die Einwirkung von angesäuertem Wasser auf Kalkstein oder Dolomit bildet. Salzsäure und Calciumcarbonat (Kalkstein oder Kreide) reagieren wie im folgenden Reaktionsschema dargestellt:

Kohlendioxid bildet mit Chlorwasserstoff CaCl2 und H2CO3.

Es ist also möglich, durch Zersetzung von Kohlensäure (H 2 CO 3 ) Wasser und CO2 zu gewinnen.

Verbrennung von Blausäure in Gegenwart von Kohlendioxid

Als Folge des während dieser Prozesse erzeugten Gases kann es zu Schaum- oder Blasenbildung kommen. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Abfallsäureströme zu neutralisieren, werden sie in großem Umfang in der Industrie eingesetzt.