Oxide

Die am besten bekannten Oxide sind Kohlenmono- und Kohlendioxid, $CO$ und $CO_2$. Das erstere kann überall durch unvollständige Verbrennung von Kohlenstoff entstehen

$$C + 1/2 O_2 \longrightarrow CO \qquad \Delta H^\circ = -111kJ mol^{-1}~,$$

(Deutschland 1989: ca $8 \cdot 10^7$t, davon 70% verkehrsbedingt) im Labor am besten durch

$$HCOOH \longrightarrow H_2O + CO.$$

$CO$ verbrennt mit blauer Flamme weiter

$$CO + 1/2O_2 \longrightarrow CO_2 \qquad \Delta H^\circ = -283kJ mol^{-1}~$$

Im Leuchtgas ist es zusammen mit $H_2$ und $CH_4$ enthalten. Kohlenmonooxid ist geruchlos und sehr giftig. Es bindet das Eisen des Hämoglobins etwa 150 mal stärker als $O_2$. Es ist ein Reduktionsmittel, mit dem Metallverbindungen zu Metallen reduziert werden können (vgl. Hochofenprozess, Nachweis mit $Pd^{2+}$). $CO$ ist ein guter Ligand, besonders für Metalle in niederen Oxidationsstufen. Die $M(CO)_n-$Verbindungen heissen Carbonylkomplexe. Besonders stabil ist Tetracarbonylnickel

$$Ni + 4CO \rightleftharpoons Ni(CO)_4.$$

Kohlendioxid ist ein farbloses, sauerschmeckendes Gas, das sich am Boden sammeln kann. Es ist in unserer Atmosphäre heute zu ca. 0.035% enthalten. Dieser Anteil hat sich im Verlauf etwa der letzten 100 Jahre (industrielle Entwicklung in Europa) verdoppelt. Da $CO_2$ eine viel höhere Absorption von Wärmestrahlung (IR-Berreich) zeigt, als die zweiatomigen Gase $N_2$ und $O_2$, führt eine erhöhte $CO_2-$Konzentration in der Luft zu einer generellen Erwärmung.

$CO_2$ ist bis -78$^\circ$C fest und sublimiert direkt in die Gasphase. Man kann es z.B. durch Brennen von Carbonaten herstellen (vgl. $CaCO_3$). Weitere bekannte Oxide von C sind: $C_3O_2$, farbloses Gas; $C_5O_2$, gelb, fest, nur unterhalb von -90$^\circ$C beständig; Mellithsäureanhydrid $C_{12}O_9$, weiss, beständig

Abbildung 39: Mellithsäureanhydrid C$_{12}$O$_9$

Mit Wasser reagiert $CO_2$ zu Kohlensäure ( $H_2CO_3, pK_S=6.4$), einer schwachen Säure.

Das flüssige $CS_2$ ist isostrukturell und isoelektronisch zu $CO_2$. Es ist beständig, aber thermisch metastabil ( $\Delta H^\circ = +117kJ mol^{-1}~$) und äusserst leicht entzündlich.