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Forscher widerlegen gängige Lehrbuchmeinung und isolieren erstmals Kohlensäure in gasförmigem Zustand

Gasförmige Kohlensäure existiert nach gängiger Lehrbuchmeinung gar nicht, da sie sofort in Wasser und Kohlendioxid zerfällt. Doch einem österreichischen Forscherteam gelang nun der Gegenbeweis, wie sie in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten: Sie isolierten nicht nur erstmals gasförmige Kohlensäure, sondern belegten auch durch spektroskopische Daten, dass diese sogar in drei Formen vorkommt.

Gasförmige Kohlensäure kommt in drei Formen vor.

Wer ein Mineralwasser mit Kohlensäure bestellt, der meint eigentlich ein Getränk, das Kohlendioxid enthält. Bis vor gar nicht allzu langer Zeit war man sogar davon überzeugt, dass es Kohlensäure (H2CO3) als stabiles Molekül überhaupt nicht gibt. Inzwischen weiß man, dass in einem kohlensäurehaltigen Getränk doch Kohlensäure enthalten ist – allerdings nur in sehr, sehr geringer Konzentration. Bisher hat sich das Molekül den meisten Versuchen einer Isolierung und direkten Detektion entzogen. Als Festkörper konnte es jedoch bereits von einigen wenigen Wissenschaftlern erzeugt werden. Man nimmt zudem an, dass feste Kohlensäure in Zirrus- Wolken der Erdatmosphäre und im Weltraum vorkommt.

Gasförmig und stabil bei minus 30°C


Die österreichischen Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass es auch gasförmige Kohlensäure gibt und dass sie bei Temperaturen bis -30 °C sogar stabil ist. Für die Experimente erzeugten die Forscher zunächst feste Kohlensäure durch Säure-Base- Reaktionen bei sehr tiefen Temperaturen und erwärmten sie dann bis auf -30 °C. Die verdampfenden Moleküle wurden in einer Matrix aus dem Edelgas Argon eingefangen und wieder stark abgekühlt. So entsteht eine Art gefrorenes „Abbild“ der gasförmigen Kohlensäure, das die Forscher infrarotspektroskopisch untersuchen konnten.

Die Spektren zeigten, dass gasförmige Kohlensäure sogar in drei verschiedenen Formen vorkommt. Die Wissenschaftler fanden zwei Monomere, die sich in ihrer Konformation, also der räumlichen Anordnung ihrer einzelnen Atome, unterscheiden, sowie ein Dimer aus zwei über Wasserstoffbrücken verbundenen Molekülen.


Die gewonnenen detaillierten spektroskopischen Daten sind auch von großem Interesse für die Astronomie, denn sie könnten den Nachweis gasförmiger Kohlensäure im Weltraum erleichtern, wo sie beispielsweise im Schweif von Kometen oder auf dem Mars vermutet wird.
(Gesellschaft Deutscher Chemiker, 05.01.2011 - NPO)
 
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