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Оглавление[9]2 Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
2.1 Chemische und physikalische Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffmonoxid ist ein anorganisches farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas, das durch die menschlichen Sinnesorgane (Riechen, Hören, Sehen, Schmecken) nicht wahrgenommen werden kann. Es hat eine hochtoxische Wirkung auf das Blut, die Nerven und die Zellen des menschlichen Körpers.
Kohlenstoffmonoxid (engl. Carbon monoxide) wird im Deutschen oft umgangssprachlich mit Kohlenmonoxid oder mit der chemischen Formel CO bezeichnet. Dies bedeutet, dass Kohlenstoffmonoxid eine chemische Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff ist (2 C + O2→ 2 CO). Es gehört zur Gruppe der Kohlenstoffoxide und entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet.
Kohlenstoffmonoxid hat ein Molekulargewicht von 28,01 g/mol. Die Dichte (Luft = 1) liegt bei 0,97 g/cm3. Dies bedeutet, dass Kohlenstoffmonoxid leichter als die Umgebungsluft ist und nach oben steigt. Durch das geringe Molekulargewicht verfügt Kohlenstoffmonoxid über eine hohe Diffusionsfähigkeit und kann durch Decken und Wände sowie Materialien wie Holz und Beton dringen (siehe auch Kapitel 6). Kohlenstoffmonoxid verteilt sich ungleichmäßig als Gaswolke in Räumen; die Ausbreitung wird stark von Luftströmungen und -verwirbelungen beeinflusst (ThFV/AGBF Thüringen, 2016). Der Stoff ist mit einer Wasserlöslichkeit von 2,23 g/l in die Wassergefährdungsklasse 1 eingestuft.
Besonders zu beachten ist das Brandverhalten von Kohlenstoffmonoxid. Es besteht eine extreme direkte Brandgefahr aufgrund der Siedetemperatur von –192 °C (bei 1013 hPa) und des weiten Explosionsbereiches mit einer Unteren Explosionsgrenze (UEG) – je nach Quelle – zwischen 10,9 und 12,5 Vol-% (109.000 bzw. 125.000 ppm) sowie einer Oberen Explosionsgrenze (OEG) von 74,0 Vol.-% (740.000 ppm). Die Bildung explosionsfähiger Gasgemische mit einer möglichen Entzündung durch Funken ist möglich. Bei Kohlenstoffmonoxid besteht zudem eine indirekte Brandgefahr, da sich die Verbindung elektrostatisch mit der Gefahr einer Entzündung aufladen kann.
Bei einem Brandprozess mit hohen Temperaturen muss als Gefahr für die Einsatzkräfte vor allem auch die Reaktion von Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoff[10]monoxid beachtet werden. Denn zwischen Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid stellt sich bei der Umsetzung von Kohlenstoffdioxid und glühendem Kohlenstoff grundsätzlich zunächst das so genannte Boudouard-Gleichgewicht ein. Hohe Verbrennungstemperaturen verschieben dieses Gleichgewicht aufgrund der endothermen Reaktion auf die Produktseite, also zum Kohlenstoffmonoxid.
Tabelle 1: Technische Daten von Kohlenstoffmonoxid
| GSBL – Gemeinsamer Stoffdatenpool Bund/länder | Hommel – Handbuch der gefährlichen Güter (nur abweichende/ergänzende Angaben zu GASBL) | |
| Schmelztemperatur | –205 °C | |
| Siedetemperatur | –192 °C (bei 1013 hPa) | |
| Flammpunkt | < –191 °C | |
| Kritische Temperatur | –140 °C | |
| Zündtemperatur | 607 °C | |
| Relative Dichte/Dampfdichteverhältnis (Luft = 1) | 0,97 g/cm3 | |
| Dampfdruck | 30.609 hPa (entspricht: 30,64 bar) bei -143 °C; 400 hPa bei 20 °C | |
| Molekulargewicht | 28,01 g/mol | |
| UEG | 10,9 – 12,5 Vol.-% | 11,3 Vol.-% |
| OEG | 74 Vol.-% | 75,6 Vol.-% |
| Wassergefährdungsklasse | 1 | |
| Wasserlöslichkeit | 0,23 g/l | |
| Gefahrendiamant | 443 | 240 |
| Gefahrendiamant Resy | 240W | |
| Stoffnummer (UN-Nummer) | 1016 | |
| Chemische Formel | CO | |
| Summenformel | C-O |
[11]Ein Beispiel: Während bei etwa 450 °C (bei Normalluftdruck) das Gleichgewicht aus 98 Prozent CO2 und zwei Prozent CO besteht, verschiebt sich die Konzentration bei 700 °C auf 42 Prozent CO2 und 58 Prozent CO. Bei 1000 °C liegen nur noch ein Prozent CO2 und 99 Prozent CO vor. Steigt jedoch im Verbrennungsraum der Druck, so verschiebt sich das Gleichgewicht wieder zur Seite der Ausgangsstoffe, also des Kohlenstoffdioxids. Dieser Aspekt ist insbesondere bei der Verwendung von Kohlenstoffdioxid als Inertgas bei der Inertisierung (vgl. auch Kapitel 9.8) zu beachten.
| Merke: 1 Vol.-% sind 10.000 ppm.Beispiel: 10,9 Vol.-% = 109.000 ppm |
2.2 Pathophysiologische Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffmonoxid hat eine 200- bis 300-fach höhere Affinität (bei fetalem Blut sogar eine bis zu 600-fache Affinität) an das sauerstofftransportierende Protein Hämoglobin als Sauerstoff, dies bedeutet, dass sich Kohlenstoffmonoxid sehr gut an Hämoglobin bindet. Dabei entsteht Carboxyhämoglobin (CO-Hb) und der Sauerstofftransport im Gewebe wird unmittelbar blockiert. So kommt es schnell zu einem Sauerstoffmangel mit entsprechenden Auswirkungen im Körper (siehe auch Kapitel 3).
Der Normalwert von CO-Hb liegt beim Menschen etwa bei drei Prozent. Bei starken Rauchern kann dieser Wert deutlich erhöht sein. So können Raucher, die 20Zigaretten pro Tag konsumieren, einen CO-Hb-Anteil von fünf Prozent, Raucher mit mehr als 30 Zigaretten pro Tag auch bis zu 15 Prozent CO-Hb haben. Der Abbau des im Blut gebundenen Kohlenstoffmonoxids nur einer Zigarette soll bis zu zwölf Stunden dauern.
Mit der Aufnahme (Intoxikation) in den Körper entfaltet Kohlenstoffmonoxid eine akut toxische Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen. Entsprechend gilt Kohlenstoffmonoxid als Atemgift mit Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen.
| Merke: Kohlenstoffmonoxid ist ein Atemgift mit Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen. |
