Kohlendioxid ist eine chemische Verbindung, die aus einem Teil Kohlenstoff und zwei Teilen Sauerstoff besteht und durch die chemische Formel CO 2 dargestellt wird. Aus mehreren Gründen ist Kohlendioxid eines der wichtigsten Gase auf der Erde. Pflanzen verwenden Kohlendioxid zur Herstellung von Kohlenhydraten (Zucker und Stärke) im Rahmen der so genannten Photosynthese. (Bei der Photosynthese nutzen Pflanzen das Licht, um chemische Verbindungen aufzuspalten und Energie zu gewinnen.) Da der Mensch und alle anderen Tiere für ihre Ernährung auf Pflanzen angewiesen sind, ist die Photosynthese für das Überleben allen Lebens auf der Erde notwendig.
Kohlendioxid in der Atmosphäre ist auch wichtig, weil es die von der Erdoberfläche abgestrahlte Wärme auffängt. Diese Wärme hält den Planeten warm genug, damit Pflanzen und Tiere (einschließlich des Menschen) überleben können. Der steigende Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre kann für langfristige Veränderungen des Erdklimas verantwortlich sein. Diese Veränderungen können sowohl nützliche als auch schädliche Auswirkungen auf den Menschen und andere Lebensformen auf dem Planeten haben.
Geschichte
Die Entdeckung des Kohlendioxids wird dem flämischen Wissenschaftler Jan Baptista van Helmont (ca. 1580-1644; einige Quellen geben als Todesdatum 1635 an) zugeschrieben. Um 1630 identifizierte van Helmont ein Gas, das bei der Verbrennung von Holz entsteht, und gab ihm den Namen gas sylvestre („Holzgas“). Heute wissen wir, dass es sich bei diesem Gas um Kohlendioxid handelt. Van Helmonts Entdeckung war nicht nur deshalb wichtig, weil er als Erster Kohlendioxid erkannte, sondern auch, weil er als Erster verstand, dass Luft eine Kombination von Gasen und nicht ein einzelnes Gas ist.
Einige der umfassendsten Studien über Kohlendioxid wurden von dem schottischen Chemiker Joseph Black (1728-1799) durchgeführt. Im Jahr 1756 wies Black nach, dass Kohlendioxid (das damals als „feste Luft“ bezeichnet wurde) in der Atmosphäre vorkommt und dass es andere Verbindungen bilden kann. Er wies auch Kohlendioxid in der von Menschen ausgeatmeten Luft nach.
Die erste praktische Verwendung von Kohlendioxid geht auf eine Erfindung des englischen Chemikers Joseph Priestley (1733-1804) Mitte des 17. Jahrhunderts zurück. Priestley fand heraus, dass er durch das Auflösen von Kohlendioxid in Wasser ein frisches, sprudelndes Getränk mit einem angenehmen Geschmack herstellen konnte. Da Priestleys Entdeckung nur Zucker und Aromastoffe fehlt, um sie zu einer modernen Limonade oder einem Cola-Getränk zu machen, kann er zu Recht als Vater der Softdrink-Industrie bezeichnet werden.
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Eigenschaften und Verwendungszwecke
Kohlendioxid ist ein farbloses, geruchloses, nicht brennbares Gas mit einer etwa doppelt so hohen Dichte wie Luft. Es kann relativ leicht in einen Feststoff umgewandelt werden, der als Trockeneis bekannt ist. Trockeneis hat die interessante Eigenschaft, dass es sublimiert, d. h. direkt von einem festen in einen gasförmigen Zustand übergeht, ohne vorher zu einer Flüssigkeit zu schmelzen. All diese Eigenschaften erklären die wichtigsten kommerziellen und industriellen Verwendungen von Kohlendioxid.
Eine dieser Verwendungen ist die von Priestley entdeckte Herstellung von kohlensäurehaltigen („alkoholfreien“) Getränken. Das Vorhandensein von Kohlendioxid sorgt für den leicht säuerlichen und prickelnden Geschmack, der solche Getränke so erfrischend macht. Kohlendioxid wird auch häufig als Kühlmittel und als Zutat bei der Herstellung von Tiefkühlkost verwendet. Kohlendioxid-Feuerlöscher werden häufig zur Bekämpfung von Elektro- und Ölbränden eingesetzt, die mit Wasser nicht gelöscht werden können. Da das Gas eine höhere Dichte als Luft hat und sich nicht entzündet, breitet es sich wie eine Decke über brennendes Material aus und erstickt die Flammen. Außerdem wird Kohlendioxid manchmal als Gasdecke verwendet, um zu verhindern, dass Stoffe verrotten.
In seltenen Fällen kann Kohlendioxid eine Gefahr für das Leben darstellen. Im Jahr 1896 explodierte eine riesige Gaswolke aus dem Nyos-See, einem vulkanischen See im Nordwesten Kameruns, einem Land in Westafrika. Die Wolke breitete sich schnell aus und erstickte mehr als 1.700 Menschen und 8.000 Tiere. Heute versuchen Wissenschaftler, dieses Phänomen in den Griff zu bekommen, indem sie langsam Kohlendioxidgas vom Grund des Sees abpumpen.
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