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Kohlen(stoff)dioxid (CO2)

Kohlenstoffdioxid oder kurz Kohlendioxid (veraltet: Kohlendioxyd) ist ist eine chemische Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff. Die Summenformell lautet CO2 (ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoff-Atome). Kohlendioxyd ist ein farbloses und (in geringer Konzentration) geruchsloses Gas. Die uns umgebende Luft enthält etwa 0,4 Prozent CO2 - zum Vergleich: Sauerstoff-Anteil ca. 21 Prozent, Stickstoff: ca. 70 Prozent.

Sauerstoff-Molekül
Sauerstoff-Molekül und weitere Moleküle:
Ozon (03), Wasser, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd

Kohlenstoffdioxid entsteht vorrangig bei einer Verbrennung unter Einfluss von Sauerstoff (Oxidation). Einfachstes Beispiel ist ein Stück Holz im Kamin. Der im Holz vorhandene Kohlenstoff reagiert mit dem Sauerstoff. Dabei wird (Wärme-)Energie freigesetzt. Als "Abfallprofdukt" entsteht Kohlenstoffdioxyd.

Im Prinzip verhält es sich im menschlichen Organismus genauso. Man nennt das dann "Atmung". Der Sauerstoff wird über die Lunge eingeatmet und dann von den Erythrozyten (rote Blutkörperchen) aufgenommen.

Atmung: Sauerstoff wird zu Energie und CO2

Sauerstoff wird über Nase und Mund eingeatmet. So gelangt er in die Lunge bzw. in die Lungenbläschen. Dort findet ein Austausch mit dem Blut statt. Im Blut befinden sich die roten Blutkörperchen (Erythrozyten). Diese wiederum bestehen zum größten Teil aus Hämoglobin, einer vierteiligen Proteinkette. Im Zentrum des Hämoglobins befindet sich Eisen - und ein Eisenatom hat auf seiner äßueren Hülle zwei überschüssige Elektronen. Folglich verbinden sich Sauerstoff und Eisen sehr gut.

Hämoglobin
Hämoglobin - vier Globine (zwei α- und β) mit jeweils einer Häm-Gruppe, die Sauerstoff binden kann

Der Sauerstoff lagert sich an die Eisen-Ionen im Hämoglobin. Dank des ständig pumpenden Herzens wird das Blut ununterbrochen durch das weit verzweigte System der Blutgefäße gepumpt. Fast alle Körperzellen bzw. alle Körpergewebe und Organe werden von den Blutbahnen erreicht. So gelangt der Sauerstoff in die Zellen.

Wenn er dort mithilfe von Enzymen abgelöst wird, kann sich ein Abfallprodukt der Atmung anlagern: Kohlendioxyd. Das fließt dann in den Erythrozyten wieder zurück zur Lunge, wo es wiederum an die Lungenbläschen abgegeben wird und somit wieder ausgeatmet werden kann.

Kohlenstoff als Treibhausgas: globale Erwärmung

CO2 ist ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffzyklus und ein natürlicher Bestandteil der Luft. In diesem Zusammenhang ist CO2 ein wichtiges Treibhausgas in der Erdatmosphäre: Durch menschliche Aktivitäten, allen voran die Verbrennung fossiler Energieträger, stieg der Anteil in der Erdatmosphäre von ca. 280 parts per million (ppm, Teile pro Million) zu Beginn der Industrialisierung auf ca. 400 ppm im Jahr 2015 an, Tendenz weiter steigend. Dieser Anstieg bewirkt eine Verstärkung des Treibhauseffektes, die wiederum die Ursache für die aktuelle globale Erwärmung ist.

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