Quelltext der Seite Kohlenstoffmonoxid


{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel      = [[Datei:Carbon monoxide simple.svg|100px|Strukturformel von Kohlenmonoxid]]
| Suchfunktion        = CO
| Andere Namen        = * Kohlenmonoxid
* Kohlenstoffmonooxid
* Kohlenmonoxyd (veraltet)
* Kohlenoxyd (veraltet)
* Kohlenoxid (veraltet)
| Summenformel        = CO
| CAS                 = {{CASRN|630-08-0}}
| EG-Nummer           = 211-128-3
| ECHA-ID             = 100.010.118
| PubChem             = 281
| ChemSpider          = 275
| DrugBank            = DB11588
| Beschreibung        = farb- und geruchloses Gas<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Kohlenmonoxid|ZVG=1110|CAS=630-08-0|Abruf=2024-06-14}}</ref>
| Molare Masse        = 28,01 g·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat            = gasförmig
| Dichte              = 1,25 kg·m<sup>−3</sup> (0&nbsp;°C, 1013 mbar)<ref name="GESTIS" />
| Schmelzpunkt        = −205,07 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt          = −191,5&nbsp;°C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck          = 
| Löslichkeit         = 30 mg·l<sup>−1</sup> in Wasser (20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Dipolmoment         = 0,10980 [[Debye|D]]<ref name="CRC90_9_53">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Dipole Moments|Kapitel=9|Startseite=53}}</ref> (3,663&nbsp;·&nbsp;10<sup>−31</sup>&nbsp;[[Coulomb|C]]&nbsp;·&nbsp;[[Meter|m]])
| CLH                 = {{CLH-ECHA|ID=100.010.118|Name=Carbon monoxide|Abruf=2016-02-01}}
| Quelle GHS-Kz       = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme     = {{GHS-Piktogramme|02|04|06|08}}
| GHS-Signalwort      = Gefahr
| H                   = {{H-Sätze|220|280|331|360D|372}}
| EUH                 = {{EUH-Sätze|-}}
| P                   = {{P-Sätze|202|210|260|304+340+315|308+313|377|381|403|405}}
| Quelle P            = <ref name="GESTIS" />
| MAK                 = [[DGUV]]/Schweiz: 20 ml·m<sup>−3</sup> bzw. 23&nbsp;mg·m<sup>−3</sup><ref name="GESTIS" /><ref>{{SUVA-MAK |Name=Kohlenstoffmonoxid |CAS-Nummer=630-08-0 |Abruf=2024-06-14}}</ref>
| ToxDaten            = * {{ToxDaten |Typ=LC |Organismus=Mensch |Applikationsart=inh. |Wert=40.000 [[Parts per million|ppm]]·2 min |Bezeichnung= |Quelle=<ref name="GESTIS" />}}
* {{ToxDaten |Typ=LC |Organismus=Mensch |Applikationsart=inh. |Wert=16.000 [[Parts per million|ppm]]·5 min |Bezeichnung= |Quelle=<ref name="GESTIS" />}}
* {{ToxDaten |Typ=LC |Organismus=Mensch |Applikationsart=inh. |Wert=8000 [[Parts per million|ppm]]·10 min |Bezeichnung= |Quelle=<ref name="GESTIS" />}}
* {{ToxDaten |Typ=LC |Organismus=Mensch |Applikationsart=inh. |Wert=3000 [[Parts per million|ppm]]·30 min |Bezeichnung= |Quelle=<ref name="GESTIS" />}}
* {{ToxDaten |Typ=LC |Organismus=Mensch |Applikationsart=inh. |Wert=1.500 [[Parts per million|ppm]]·60 min |Bezeichnung= |Quelle=<ref name="GESTIS" />}}
| Standardbildungsenthalpie = −110,527&nbsp;[[Joule|kJ]]/[[mol]].<ref>{{Internetquelle |url=http://kinetics.nist.gov/janaf/html/C-093.html |titel=Thermodynamische Daten von CO |hrsg=National Institute for Standards and Technology |datum=2013-03 |abruf=2014-08-16 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20150202083704/http://kinetics.nist.gov/janaf/html/C-093.html |archiv-datum=2015-02-02}}</ref>
}}

'''Kohlenstoffmonoxid''' (gebräuchlich '''Kohlenmonoxid''') ist eine [[chemische Verbindung]] aus [[Kohlenstoff]] und [[Sauerstoff]] mit der Summenformel CO. Kohlenstoffmonoxid ist ein farb-, geruch- und geschmackloses sowie [[Toxizität|toxisches]] Gas. Es entsteht unter anderem bei der unvollständigen [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]] von kohlenstoffhaltigen Stoffen bei unzureichender Sauerstoffzufuhr. Formal ist das Gas das [[Säureanhydride|Anhydrid]] der [[Ameisensäure]], trotzdem löst es sich kaum in Wasser.

Kohlenstoffmonoxid ist brennbar und verbrennt mit Sauerstoff in blauer, durchsichtiger Flamme zu [[Kohlenstoffdioxid]]. Es ist bei erhöhter Temperatur sehr reaktiv und reagiert mit verschiedenen [[Übergangsmetalle]]n zu [[Metallcarbonyle]]n. Mit [[Schwefel]] reagiert Kohlenstoffmonoxid zu [[Carbonylsulfid]], mit Alkali-[[Hydroxide]]n zu [[Ameisensäure|Formiaten]], mit Halogenen wie [[Fluor]] bzw. [[Chlor]] reagiert es zu Carbonylhalogeniden wie [[Carbonylfluorid]] bzw. [[Phosgen]]. Mit [[Azoverbindungen]] reagiert Kohlenstoffmonoxid zu [[Isocyanate]]n und mit Ammoniak zu [[Formamid]]. Als Bestandteil des [[Synthesegas]]es reagiert es in der [[Fischer-Tropsch-Synthese]] zu verschiedenen [[Kohlenwasserstoffe]]n und deren [[Oxidation]]sprodukten. Weiterhin wird es zur Synthese von [[Methanol]] und [[Isobutanol]] verwendet. Als Bestandteil des [[Stadtgas]]es wurde es in Deutschland bis in die zweite Hälfte des 20.&nbsp;Jahrhunderts als [[Brenngas|Brenn-]] und [[Leuchtgas]] eingesetzt.

Das Gas ist giftig, da es stärker an [[Hämoglobin]] bindet als Sauerstoff und so den Sauerstofftransport durch das Blut unterbindet. Die [[Kohlenstoffmonoxidvergiftung]] ist häufig ein Teilvorgang der [[Rauchgasvergiftung]] und der Minenkrankheit nach Einatmung giftiger Gase im [[Bergbau]]; sie kann innerhalb kurzer Zeit tödlich sein.

== Nomenklatur ==
In der zurückgezogenen deutschen Norm [[Deutsches Institut für Normung|DIN]]&nbsp;32640 „Chemische Elemente und einfache anorganische Verbindungen&nbsp;– Namen und Symbole“ vom Dezember 1986 wird die Schreibweise „Kohlenstoffmonooxid“ mit „oo“ empfohlen, weil nach den [[International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]]-Regeln für die [[Nomenklatur]] der anorganischen Chemie Endvokale vorangestellter griechischer Zahlwörter nicht weggelassen werden.

Dagegen wird in der Ausgabe der IUPAC-Nomenklatur von 1990 die Schreibweise „Kohlenstoffmonoxid“ genannt. Zur Verwendung der multiplikativen Präfixe heißt es: „Die abschließenden Vokale der multiplikativen Präfixe werden nicht weggelassen, es sei denn, es liegen zwingende sprachliche Gründe vor. Monoxid ist eine derartige Ausnahme.“<ref>IUPAC: ''Nomenklatur der Anorganischen Chemie. Deutsche Ausgabe der Empfehlungen 1990.'' VCH, Weinheim 1994, ISBN 3-527-25713-6, S.&nbsp;76.</ref>

== Geschichte ==
Schon im Jahr 1000 [[v. Chr.]] wurde bei der [[Metallurgie|Verhüttung]] von Metall[[erz]]en die [[Reduktion (Chemie)|reduzierende]] Wirkung von Kohlenstoffmonoxid in sogenannten [[Rennofen|Rennöfen]] genutzt, ohne jedoch die Natur des Gases zu kennen. Die Griechen und Römer verwendeten es für [[Hinrichtung|Exekutionen]].<ref>Ivan Blumenthal: ''Carbon monoxide poisoning.'' In: ''[[Journal of the Royal Society of Medicine]].'' Band 94, Nr. 6, Juni 2001, S.&nbsp;270–272, {{PMC|1281520}}.</ref> [[Arnaldus de Villanova]] beschrieb im späten 13.&nbsp;Jahrhundert die Giftigkeit eines Gases, das durch die Verbrennung von Holz entsteht; gemeint war Kohlenstoffmonoxid. Im frühen 17.&nbsp;Jahrhundert experimentierte [[Johan Baptista van Helmont]] mit einem Gas namens ''gas carbonum'', einer Mischung aus [[Kohlenstoffdioxid]] und Kohlenstoffmonoxid.<ref>John Hrastar: ''Liquid Natural Gas in the United States: A History.'' Verlag Mcfarland & Co Inc., 2014, ISBN 978-0-7864-7859-0, S.&nbsp;32.</ref>

Im Jahr 1776 erzeugte der französische Chemiker [[Joseph-Marie-François de Lassone|Joseph de Lassone]] Kohlenstoffmonoxid durch Erhitzen von [[Zinkoxid]] mit [[Koks]]. Er nahm fälschlicherweise an, dass es sich dabei um Wasserstoff handele. [[Joseph Priestley]] stellte 1799 Kohlenstoffmonoxid durch Überleiten von Kohlenstoffdioxid über heißes Eisen her.<ref>R. E. Schofield: ''The Enlightened Joseph Priestley. A Study of His Life and Work from 1773 to 1804.'' Pennsylvania State University Press, 2004, ISBN 978-0-271-03625-0, S.&nbsp;103.</ref> [[William Cruickshank]] nutzte das gleiche Verfahren im Jahr 1800. Er schlug die richtige Zusammensetzung CO vor.<ref>{{Internetquelle |autor=Guy H. Neild |url=https://academic.oup.com/ndt/article/11/9/1885/1831177 |titel=William Cruickshank (FRS – 1802): Clinical chemist |format=PDF; 1,7&nbsp;MB |abruf=2014-07-26}}</ref> Die toxischen Eigenschaften auf Hunde wurden von [[Claude Bernard (Mediziner)|Claude Bernard]] um 1846 untersucht.

Anfang des 19.&nbsp;Jahrhunderts wuchs der Bedarf an [[Leuchtgas]]en. Die englische Leuchtgasindustrie begann zu dieser Zeit mit der Entwicklung von Verfahren zur [[Kohlevergasung]]. Mit der Entwicklung von Hochdruckverfahren in der [[Chemische Industrie|chemischen Industrie]] zu Beginn des 20.&nbsp;Jahrhunderts stieg der Bedarf an kohlenstoffmonoxidhaltigen [[Synthesegas]]en stark an. Mit der Entwicklung des [[Winkler-Generator]]s, des [[Lurgi-Druckvergaser]]s und später des [[Koppers-Totzek-Reaktor]]s gelang die großtechnische Kohlevergasung.

Während der Zeit des Nationalsozialismus wurde Kohlenstoffmonoxid für Exekutionen verwendet. Bei der [[Aktion T4]] wurden mit Kohlenstoffmonoxid systematisch mehr als 70.000 Menschen mit geistigen und körperlichen Behinderungen von 1940 bis 1945 in Deutschland ermordet.<ref>{{Literatur |Autor=Henry Friedlander |Titel=The Origins of Nazi Genocide: From Euthanasia to the Final Solution |Verlag=The University of North Carolina Press |Datum=1997 |ISBN=978-0-8078-4675-9 |Seiten=123 |Sprache=en }}</ref>

== Vorkommen ==
=== Atmosphärische Vorkommen ===
[[Datei:Clerbaux-spring NASA-f.jpg|mini|[[MOPITT]]-Satellitenmessung der weltweiten Kohlenstoffmonoxid-Verteilung im Frühjahr (Durchschnitt der Jahre 2000 bis 2004)]]
Die mittlere Konzentration von Kohlenstoffmonoxid in der [[Erdatmosphäre]] beträgt etwa 90 [[Parts per billion|Milliardstel]] [[Volumenanteil]] (die englische Bezeichnung für ein Milliardstel ist ''{{lang|en|parts per billion}}''; mit dem Zusatz „v“ für Volumenanteil wird diese Hilfseinheit üblicherweise als „ppbv“ abgekürzt). Insgesamt enthält die Atmosphäre etwa 400 Mega[[Tonne (Einheit)|tonnen]] (Mt).<ref name="Khalil 1990">{{Literatur |Autor=M. A. K. Khalil, R. A. Rasmussen |Titel=The Global Cycle of Carbon Monoxide: Trends and Mass Balance |Sammelwerk=Chemosphere |Band=20 |Datum=1990 |Seiten=227–242 |Sprache=en}}</ref> Auf der [[Nordhalbkugel]] liegt die mittlere Konzentration bei 140 ppbv, vor der Industrialisierung waren es etwa 90 ppbv. Auf der [[Südhalbkugel]] blieb die mittlere Konzentration mit 50 ppbv auf ihrem natürlichen Niveau.<ref name="Khalil 1999">{{Literatur |Autor=M. A. K. Khalil, J. P. Pinto, M. J. Shearer |Titel=Atmospheric carbon monoxide |Sammelwerk=Chemosphere: Global Change Science |Band=1 |Datum= |Seiten=xi–xiii |Sprache=en}}</ref>

Das Satelliten-Instrument ''Terra’s Measurements Of Pollution In The Troposphere'' (MOPITT)<ref name="mopitt">{{Internetquelle |url=http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Terra/terra3.php |titel=Terra Turns Five: How Terra Tracks Pollution |werk=earthobservatory.nasa.gov |datum=2011-03-11 |sprache=en |abruf=2015-01-08}}</ref> erstellte die erste globale Karte für die CO-Konzentration in der niedrigeren Erdatmosphäre. Die MOPITT-Abbildung anbei zeigt die durchschnittliche CO-Konzentration von April, Mai und Juni für die Jahre 2000 bis 2004.<ref name="mopitt" />

Kohlenstoffmonoxid hat eine mittlere [[atmosphärische Lebensdauer]] von etwa zwei Monaten. Die wichtigste Reaktion ist die mit [[Hydroxyl-Radikal]]en in der Atmosphäre, wodurch jährlich 2300&nbsp;Mt (2000–2800&nbsp;Mt) Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid oxidiert werden. Böden tragen zur CO-[[Oxidation]] mit etwa 300&nbsp;Mt (200–600&nbsp;Mt) jährlich bei.<ref name="Khalil 1999" /> Die Oxidationsgeschwindigkeit hängt von der Konzentration der Hydroxyl-Radikale ab, die mit stärkerer Sonneneinstrahlung und höherem Wasserdampfgehalt zunimmt. In den Tropen beträgt die Lebensdauer etwa einen Monat, in gemäßigten und nördlichen Breiten bewegt sie sich zwischen zwei Monaten im Sommer und mehr als einem Jahr im Winter.<ref name="Khalil 1990" /> Für den Ausgleich der Kohlenstoffmonoxidkonzentrationen zwischen Nord- und Südhalbkugel wäre eine mittlere atmosphärische Lebensdauer von ungefähr einem Jahr erforderlich. Die höheren [[anthropogen]]en [[Emission (Umwelt)|Emissionen]] auf der Nordhalbkugel führen daher zu einem deutlichen Konzentrationsunterschied zwischen den Hemisphären.<ref name="epa" /><!-- Chapter 3. Source to Exposure; 3.2.2. Secondary CO Emissions and Associated Chemistry --> Durch Wettereinflüsse wie den [[Indischer Monsun|indischen Monsun]] und durch Emissionen von [[Agglomeration|Ballungszentren]] gibt es regional, etwa in [[Ostasien]], erhebliche Konzentrationsunterschiede.<ref>{{Internetquelle |autor=Sachin D. Ghude, G. Beig |url=http://www.htap.org/meetings/2008/2008_10/HTAP%20Hanoi%20Presentations/Posters/Ghude.pdf |titel=Satellite observed regional distribution of tropospheric nitrogen dioxide (NO<sub>2</sub>) and carbon monoxide (CO) over the Indian sub-continent |format=PDF |sprache=en |abruf=2014-09-21}}</ref>

Weltweit gelangen jährlich etwa 2500 Megatonnen (2000–2900&nbsp;Mt) Kohlenstoffmonoxid in die Atmosphäre oder werden dort gebildet.<ref name="Khalil 1999" /> Etwa die Hälfte davon entsteht bei der unvollständigen Verbrennung [[Brennstoff#Fossile Brennstoffe|fossiler Brennstoffe]] oder von [[Biomasse]], auch bei [[Waldbrand|Wald-]] und Buschbränden. Ein weiterer großer Anteil wird erst in der Atmosphäre durch die Oxidation von [[Kohlenwasserstoffe]]n wie [[Methan]] oder anderen [[Flüchtige organische Verbindungen|flüchtigen organischen Verbindungen]] gebildet. Insgesamt sind etwa 60 % des Kohlenstoffmonoxids vom Menschen verursacht, der Rest ist natürlichen Ursprungs.<ref name="Khalil 1990" />

Angaben zu den globalen Emissionsraten beruhen auf Schätzungen und sind mit Unsicherheitsfaktoren behaftet. So werden die Kohlenstoffmonoxid-Emissionen aus dem Verkehr mit 500&nbsp;Mt (300–600&nbsp;Mt) angegeben, stationäre Anlagen zur [[Fossile Energie|Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen]] emittieren 100&nbsp;Mt (80–200&nbsp;Mt), die [[Biomasse]]verbrennung 600&nbsp;Mt (300–800&nbsp;Mt). Durch die Oxidation von Methan entstehen 600&nbsp;Mt (400–800&nbsp;Mt), beim Abbau anderer flüchtiger organischer Verbindungen 500&nbsp;Mt (300–700&nbsp;Mt). Weitere [[biogen]]e Quellen setzen etwa 200&nbsp;Mt (100–400&nbsp;Mt), Böden etwa 30&nbsp;Mt und die Ozeane etwa 10&nbsp;Mt jährlich frei.<ref name="Khalil 1999" />

Böden können sowohl Quellen als auch Senken für Kohlenstoffmonoxid sein. In [[Arides Klima|Trockengebieten]] geben Böden Kohlenstoffmonoxid ab, vermutlich durch die [[Abiotische Faktoren|abiotische Zersetzung]] organischer Substanz unter dem Einfluss von Licht und hohen Temperaturen.<ref name="epa" /><!-- Chapter 3. Source to Exposure; 3.2.1. Direct CO Emissions, S.&nbsp;3–5 --> Außerhalb der Trockengebiete überwiegt der Abbau durch [[Prokaryoten]], abhängig vom Sauerstoff- und Wassergehalt des Bodens entweder durch Reduktion zu Methan ([[Methanbildner]]) oder durch die Oxidation zu Kohlendioxid.<ref>O. Badr, S. D. Probert: ''Sinks and Environmental Impacts for Atmospheric Carbon Monoxide.'' In: ''[[Applied Energy]].'' Band 50, 1995, S.&nbsp;339–372.</ref>

[[Ozean]]e sind in Bezug auf Kohlenstoffmonoxid [[Übersättigung|übersättigt]]. Im [[Atlantischer Ozean|Atlantischen Ozean]] beträgt die Konzentration etwa das zehn- bis vierzigfache der atmosphärischen Gleichgewichtskonzentration, wobei biologische Quellen als Verursacher angenommen werden.<ref>W. Seiler, C. Junge: ''Carbon monoxide in the atmosphere.'' In: ''[[Journal of Geophysical Research]].'' Band 75, 1970, S.&nbsp;2217–2226, [[doi:10.1029/JC075i012p02217]].</ref> Die Ozeane stellen demnach eine Quelle atmosphärischen Kohlenstoffmonoxids dar, deren Anteil auf 5 bis 29 % der durch Verbrennung freigesetzten Menge geschätzt wird.<ref>J. W. Swinnerton, V. J. Linnenbom, R. A. Lamontagne: ''The Ocean: A Natural Source of Carbon Monoxide.'' In: ''[[Science]].'' Band 167, 1970, S.&nbsp;984–986, [[doi:10.1126/science.167.3920.984]].</ref>

In den Gasen [[hawaii]]anischer Vulkane wurde eine Konzentration von 3700&nbsp;ppm ([[parts per million]]) Kohlenstoffmonoxid gemessen.<ref>Detlev Möller: ''Luft: Chemie, Physik, Biologie, Reinhaltung, Recht.'' Verlag de Gruyter, 2003, ISBN 3-11-016431-0, S.&nbsp;18.</ref> Für die globale Bilanz spielen Vulkane keine Rolle.<ref name="epa" /><!-- Chapter 3. Source to Exposure; 3.2.1. Direct CO Emissions, S.&nbsp;3–5. -->

Die [[Infrarotspektroskopie|Hauptinfrarotabsorptionsbande]] des Kohlenstoffmonoxids liegt bei einer [[Wellenzahl]] von 2143&nbsp;[[Meter#Gebräuchliche dezimale Vielfache|cm]]<sup>−1</sup> ([[Wellenlänge]] etwa 4,67&nbsp;[[µm]]) und damit weit vom spektralen Maximum der [[Infrarotstrahlung]] der Erde, die bei einer Wellenzahl von ungefähr 1000&nbsp;cm<sup>−1</sup> (10&nbsp;µm) liegt, entfernt. Kohlenstoffmonoxid trägt daher durch direkte Absorption nur wenig zum [[Treibhauseffekt]] bei. In der [[Troposphäre]] erfolgt die Oxidation von Kohlenwasserstoffen wie Methan zu Kohlenstoffdioxid ebenfalls über Hydroxyl-Radikale. Als Zwischenprodukt entsteht bei der Methanoxidation ebenfalls Kohlenstoffmonoxid.<ref>J. C. McConnell, M. B. McElroy, S. C. Wofsy: ''Natural Sources of Atmospheric CO.'' In: ''[[Nature]].'' Band 233, 1971, S.&nbsp;187–188, [[doi:10.1038/233187a0]].</ref> Der Effekt des Kohlenstoffmonoxids bezüglich des Treibhauseffekts liegt in seiner Bedeutung als Senke für diese Hydroxyl-Radikale, die dadurch der Umwandlung von direkten [[Treibhausgas]]en wie Methan nicht mehr zur Verfügung stehen.<ref name="EPA2010">{{Internetquelle |url=http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm?deid=218686 |titel=Integrated Science Assessment for Carbon Monoxide |hrsg=U.S. Environmental Protection Agency |datum=2010-01 |abruf=2014-08-16}}</ref> Auch [[Methanol]], nach Methan das zweithäufigste organische Gas in der Erdatmosphäre, das in Konzentrationen von 0,1 bis 10&nbsp;[[Parts per billion#Mischungsverhältnisse (ppbv, ppbw)|ppbv]] vorkommt, ist eine bedeutende atmosphärische Quelle für Kohlenstoffmonoxid, wobei ein Großteil des Methanols von Pflanzen emittiert wird.<ref>Robert C. MacDonald, Ray Fall: ''Detection of substantial emissions of methanol from plants to the atmosphere.'' In: ''[[Atmospheric Environment]]. Part A. General Topics.'' Band 27, Nr. 11, 1993, S.&nbsp;1709–1713, [[doi:10.1016/0960-1686(93)90233-O]].</ref>

In [[Urbanisierung|städtischen Umgebungen]] können durch unbehandelte Autoabgase die Werte zwischen 100 und 200&nbsp;ppm liegen.<ref>{{Literatur |Autor=Siegfried Fred Singer |Titel=The Changing Global Environment |Verlag=[[D. Reidel Publishing Company]] |Ort=Dordrecht |Datum=1975 |ISBN=90-277-0385-X |Seiten=90 |Online={{Google Buch|BuchID=Ww3DnCF_KZcC}} |Sprache=en }}</ref> Die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid im unverdünnten [[Abgas]] eines [[Automobil]]s ohne [[Abgaskatalysator]] beträgt etwa 7000&nbsp;ppm.<ref name="Alaska">{{Internetquelle |autor=Tom Gosink |url=http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF5/588.html |titel=What Do Carbon Monoxide Levels Mean? |werk=Alaska Science Forum |hrsg=Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks |datum=1983-01-28 |abruf=2007-12-01 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20081225113654/http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF5/588.html |archiv-datum=2008-12-25}}</ref> Bei Fahrzeugen mit [[Drei-Wege-Katalysator]] und richtig eingestellter [[Lambdasonde]]nregelung dient Kohlenstoffmonoxid im Idealfall zur Reduktion der [[Stickoxide]], wobei es selbst zu Kohlenstoffdioxid oxidiert wird. Durch hohe Abgastemperaturen und die damit verbundene Einstellung des [[Boudouard-Gleichgewicht]]s enthalten Abgase von Personenkraftwagen mit [[Ottomotor]] immer einen gewissen Anteil an Kohlenstoffmonoxid.<ref>Dusan Gruden: ''Umweltschutz in der Automobilindustrie: Motor, Kraftstoffe, Recycling Gebundene Ausgabe.'' Vieweg+Teubner Verlag, 2008, ISBN 978-3-8348-0404-4, S.&nbsp;127.</ref> In den [[Abgasnorm|Abgasnormen Euro&nbsp;5 und 6]] ist ein Grenzwert von 1000&nbsp;ppm festgelegt, für Fahrzeuge mit [[Dieselmotor]] beträgt der Grenzwert 500&nbsp;ppm.<ref>{{EU-LegisSum|l28186|Verringerung der Schadstoffemissionen von leichten Kraftfahrzeugen|datum=2013-03-29|abruf=2014-08-11}}</ref><ref>{{EU-Verordnung|2007|715|titel=des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20.&nbsp;Juni 2007 über die Typgenehmigung von Kraftfahrzeugen hinsichtlich der Emissionen von leichten Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen (Euro&nbsp;5 und Euro&nbsp;6) und über den Zugang zu Reparatur- und Wartungsinformationen für Fahrzeuge |abruf=2014-08-11}}</ref> In den Vereinigten Staaten ging im Jahr 2002 mehr als die Hälfte der troposphärischen Kohlenstoffmonoxidemissionen auf den Betrieb von Fahrzeugen zurück, etwa 61 von 117&nbsp;Millionen Tonnen.<ref name="epa" /> In Ballungsgebieten waren Abgase von Fahrzeugen für etwa 75 % aller Kohlenstoffmonoxidemissionen verantwortlich. Der Kohlenstoffmonoxid-Ausstoß dieser mobilen Quellen ist seit Anfang der 1990er Jahre um etwa 5 % pro Jahr rückläufig.<ref name="epa">{{Internetquelle |url=http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm?deid=218686 |titel=Integrated Science Assessment for Carbon Monoxide |hrsg=EPA |datum=2010 |abruf=2014-08-29}}</ref>

Kohlenstoffmonoxid, [[Stickoxide]] und flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen sind die Vorläufermoleküle für die Bildung von [[Ozon]] (O<sub>3</sub>) in der Troposphäre.<ref>Katja Petzold: ''Zur Klimatologie von Stickoxiden, Ozon und Kohlenmonoxid in der Troposphäre: eine Analyse des MOZAIC-Datensatzes.'' Berichte des Forschungszentrums Jülich, 4327, S.&nbsp;6; [https://juser.fz-juelich.de/record/10515/files%2FJ%25C3%259CL_4327_Petzoldt.pdf PDF].</ref> Die Ozonbildung erfolgt über die Oxidation von [[Stickstoffmonoxid]] (NO) zu [[Stickstoffdioxid]] (NO<sub>2</sub>) durch [[Autoxidation#Mechanismus|Peroxyradikale]], die zum Beispiel bei der Oxidation von Kohlenstoffmonoxid gebildet werden. Diese reagieren sehr schnell mit vorhandenem Stickstoffmonoxid unter Bildung von Stickstoffdioxid. Durch [[Photolyse]] des Stickstoffdioxids entsteht Ozon.<ref>{{Internetquelle |autor=Horst Fischer, Heiko Bozem, Jos Lelieveld |url=http://www.mpg.de/1177790/Ozon_Troposphaere?c=4340138 |titel=Die photochemische Produktion von Ozon in der Troposphäre |hrsg=Max-Planck-Institut für Chemie |datum=2011 |abruf=2014-08-29}}</ref>

Die Verteilung sowie die Quellen und Senken von Kohlenstoffmonoxid unterscheiden sich zwischen der [[Troposphäre]] und der [[Stratosphäre]]. In der Stratosphäre entsteht fortlaufend durch [[Kernreaktion]]en das Kohlenstoff-[[Isotop]] [[Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10#6 Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]], etwa wenn das mit Abstand häufigste [[Stickstoff]]-Isotop [[Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10#7 Stickstoff|<sup>14</sup>N]] von einem Neutron getroffen wird. Wird ein Neutron eingefangen und dafür ein [[Proton]] abgespalten, entsteht aus dem <sup>14</sup>N-Kern ein <sup>14</sup>C-Kern.<ref name="Weinstock">B. Weinstock, H. Niki: ''Carbon Monoxide Balance in Nature.'' In: ''Science.'' Band 176, 1972, S.&nbsp;290–292, [[doi:10.1126/science.176.4032.290]].</ref> Der entstehende Kohlenstoff wird zunächst zu Kohlenstoffmonoxid oxidiert. Die [[Verweilzeit (Atmosphäre)|Verweilzeit]] des Kohlenstoffmonoxids in der Stratosphäre hängt unter anderem von der Konzentration von [[Hydroxyl-Radikal]]en ab, durch die es zum Kohlenstoffdioxid oxidiert wird.<ref>Methods and Standards for Environmental Measurement: ''Proceedings of the 8th Materials Research Symposium Held at the National Bureau of Standards.'' Gaithersburg, Maryland, September 20–24, 1976, Ausgabe 464, S.&nbsp;440.</ref>

=== Vorkommen in Gebäuden ===
In [[Wohngebäude]]n liegt die normale Konzentration bei 0,5 bis 5&nbsp;ppm, wobei in der Nähe von [[Gasbrenner]]n Konzentrationen von bis zu 15&nbsp;ppm auftreten können.
Auch [[Tabakrauch]] enthält signifikante Konzentrationen von Kohlenstoffmonoxid.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.health.qld.gov.au/atod/prevention/qhsmp.asp |titel=Queensland Health Smoking Management Policy |hrsg=QH |abruf=2010-03-01 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20141115145707/http://www.health.qld.gov.au/atod/prevention/qhsmp.asp |archiv-datum=2014-11-15 |offline=1}}</ref> Zehn gerauchte Zigaretten erhöhen in einem ungelüfteten, 30&nbsp;m³ großen Raum die Konzentration um etwa 22&nbsp;ppm Kohlenstoffmonoxid.<ref>{{Literatur |Autor=Toni Fischer u.&nbsp;a. |Hrsg=ETH Zürich |Titel=Luftverunreinigung durch Tabakrauch in Gaststätten |Sammelwerk=International Archives of Occupational and Environmental Health |Band=41 |Datum=1978 |Seiten=267–280 |Online=[https://industrydocuments.library.ucsf.edu/tobacco/docs/#id=qrjl0076 ucsf.edu] – [http://e-collection.library.ethz.ch/eserv/eth:34961/eth-34961-01.pdf ethz.ch] [PDF] Abstract |Abruf=2015-08-26}}</ref>

Trotz dichter Abgassysteme können Installationsfehler und mangelnde Wartung auch bei modernen (raumluftunabhängig betriebenen) Heizkesseln zum Austritt von Kohlenstoffmonoxid führen.

Bei raumluftabhängig betriebenen Feuerstätten wie Kachel- und [[Kaminofen|Kaminöfen]], Gas-[[Durchlauferhitzer]]n und älteren Gasthermen wird das bei unvollständiger Verbrennung entstehende Kohlenstoffmonoxid mit dem warmen Abgas über den [[Schornstein|Kamin]] abgeführt, solange ein ausreichender [[Kamineffekt|Kaminzug]] gegeben ist. Bei schlechtem Kaminzug kann das entstehende Kohlenstoffmonoxid in die Raumluft gelangen und zu Vergiftungen führen.

Die Gründe für eine Abgas-Rückströmung oder deren ungenügende Abführung sind vielfältig. So kann Wind einen Gegendruck im Schornstein verursachen. [[Kontrollierte Wohnraumlüftung|Lüftungsanlagen]], eingeschaltete [[Dunstabzug]]shauben<ref>{{Internetquelle |url=http://www.berliner-kurier.de/archiv/wenn-gleichzeitig-die-dunstabzugshaube-laeuft--droht-kohlenmonoxid-vergiftung-gefahr-aus-dem-kamin,8259702,4016720.html |titel=Gefahr aus dem Kamin |werk=Berliner Kurier |datum=2006-11-15 |abruf=2014-08-17}}</ref> oder [[Zentralstaubsauger]]anlagen können einen Unterdruck in Innenräumen bewirken, der ebenfalls zu einer Abgas-Rückströmung führen kann. Undichte [[Kamin]]e und Öfen, falsch bemessene oder etwa durch [[Wespen]]- oder [[Nest|Vogelnester]] blockierte Kamine können den Abzug der Abgase verhindern.<ref name="EPAFAQ">{{Internetquelle |autor=Green W |url=http://www.epa.gov/iaq/co.html |titel=An Introduction to Indoor Air Quality: Carbon Monoxide (CO) |hrsg=United States Environmental Protection Agency |abruf=2008-12-16}}</ref>

Weitere Quellen für Kohlenstoffmonoxid in Wohnräumen sind das [[Grillen]] über Holzkohle,<ref>{{Literatur |Autor=A. Hahn, K. Begemann, R. Burger, M. Friedemann, J. Hillebrand, H. Meyer, R. Kolbusa, M. Gessner |Hrsg=Pressestelle des Bundesinstituts für Risikobewertung |Titel=Ärztliche Mitteilungen bei Vergiftungen 2008 |Ort=Berlin |Datum=2010<!--sic!--> |ISBN=3-938163-54-2 |Seiten=58}}</ref> Holzfeuer,<ref name="Alaska" /> [[Gasherd]]e oder der Betrieb von mit [[Propan]]gas befeuerten [[Strahlungsheizung|Heizstrahlern]]. Auch [[Holzpellet]]s in Pelletbunkern können durch Autooxidation Kohlenstoffmonoxid freisetzen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.bfr.bund.de/de/presseinformation/2014/19/giftige_gase_aus_dem_pelletbunker_vermeiden-191115.html |titel=Giftige Gase aus dem Pelletbunker vermeiden |hrsg=Bundesinstitut für Risikobewertung |datum=2014-07-17 |abruf=2014-08-12}}</ref> Auch [[Verbrennungsmotor]]en erzeugen Kohlenstoffmonoxid, das sich in Tiefgaragen sammel kann,<ref name="EPAFAQ" /> ebenso die Verwendung von Stromgeneratoren in geschlossenen Räumen oder von Verbrennungsmotoren angetriebenen Belüftungsgeräten.<ref>{{Literatur |Autor=Sabine Sickinger, Stefan Sellmeier, Oliver Meisenberg, Sebastian Schöttner |Titel=Kohlenstoffmonoxid-Vergiftung durch Belüftungsgeräte? |Sammelwerk=Brandschutz |Nummer=7 |Datum=2011 |Seiten=538–540}}</ref>

=== Extraterrestrische Vorkommen ===
[[Datei:Comet-Hale-Bopp-29-03-1997 hires adj.jpg|mini|hochkant|Aufnahme des Kometen Hale-Bopp am 29.&nbsp;März 1997 über Istrien]]
Auch im [[extraterrestrisch]]en Raum, dem Weltraum außerhalb der Erde und ihrer Atmosphäre, ist Kohlenstoffmonoxid weit verbreitet. Es entsteht dort, wenn das viel seltenere Kohlenstoffdioxid mit atomarem und molekularem [[Wasserstoff]] zu [[Wasser]] und Kohlenstoffmonoxid reagiert.<ref>{{Literatur |Autor=D. Talbi, E. Herbst |Titel=The gas-phase destruction of interstellar carbon dioxide: Calculations on the reactions between CO<sub>2</sub> and H<sub>2</sub> and between CO<sub>2</sub> and H |Sammelwerk=[[Astronomy and Astrophysics]] |Band=386 |Nummer=3 |Datum=2002 |Seiten=1139–1142 |DOI=10.1051/0004-6361:20020312 |Sprache=en }}</ref> Daneben gibt es eine Reihe weiterer Bildungsreaktionen, wie etwa die Reaktion von Kohlenstoff[[kation]]en mit Hydroxyl-Radikalen unter Bildung von Kohlenstoffmonoxid und einem [[Proton]].<ref name="oppenheimer">M. Oppenheimer, A. Dalgarno: ''The formation of carbon monoxide and the thermal balance in interstellar clouds.'' In: ''[[The Astrophysical Journal]].'' Band 200, 1975, S.&nbsp;419–425, {{bibcode|1975ApJ...200..419O}}. [[doi:10.1086/153805]].</ref>

Kohlenstoffmonoxid wurde in der [[Photosphäre]] der [[Sonne]]<ref>T. R. Ayers: ''Thermal Bifurcation of the Outer Photosphere.'' In: ''Solar Photosphere: Structure, Convection, and Magnetic Fields.'' In: ''Proceedings of the 138th Symposium of the International Astronomical Union.'' Springer, 1989, ISBN 0-7923-0529-9, S.&nbsp;23–28.</ref><ref>Gordon Newkirk Jr.: ''Carbon Monoxide in the Solar Atmosphere.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Band 125, 1957, S.&nbsp;571, {{bibcode|2005A&A...438.1043W}}. [[doi:10.1051/0004-6361:20042550]].</ref> und den Atmosphären von [[Venus (Planet)|Venus]],<ref>Pierre Connes u.&nbsp;a.: ''Carbon monoxide in the Venus atmosphere.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Band 152, 1968, S.&nbsp;731–743, {{bibcode|1968ApJ...152..731C}}. [[doi:10.1086/149590]].</ref> [[Mars (Planet)|Mars]],<ref>Lewis D. Kaplan, Janine Connes, Pierre Connes: ''Carbon monoxide in the Martian atmosphere.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Band 157, 1969, S.&nbsp;L187, {{bibcode|1969ApJ...157L.187K}}; [[doi:10.1086/180416]].</ref> [[Jupiter (Planet)|Jupiter]],<ref>R. Beer: ''Detection of carbon monoxide in Jupiter.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Band 200, 1975, S.&nbsp;L167–L169, {{bibcode|1975ApJ...200L.167B}}. [[doi:10.1086/181923]].</ref> [[Saturn (Planet)|Saturn]],<ref>Keith S. Noll u.&nbsp;a.: ''Detection of carbon monoxide in Saturn.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Band 309, 1986, S.&nbsp;L91–L94, {{bibcode|1986ApJ...309L..91N}}. [[doi:10.1086/184768]].</ref> [[Titan (Mond)|Titan]],<ref>M. A. Lopez-Valverde, E. Lellouch, A. Coustenis: ''Carbon monoxide fluorescence from Titan’s atmosphere.'' In: ''[[Icarus (Journal)|Icarus]].'' Band 175, 2005, S.&nbsp;503–521, [[doi:10.1016/j.icarus.2004.12.015]].</ref> [[Uranus (Planet)|Uranus]]<ref>A. Marten u.&nbsp;a.: ''First observations of CO and HCN on Neptune and Uranus at millimeter wavelengths and the implications for atmospheric chemistry.'' In: ''The Astrophysical Journal.'' Band 406, 1993, S.&nbsp;285–297, {{bibcode|1993ApJ...406..285M}}. [[doi:10.1086/172440]].</ref> und [[Neptun (Planet)|Neptun]]<ref>K. Lodders: ''The Origin of Carbon Monoxide in Neptune’s Atmosphere.'' In: ''Icarus.'' Band 112, 1994, S.&nbsp;368–375, [[doi:10.1006/icar.1994.1190]].</ref> nachgewiesen. Die Kohlenstoffmonoxidkonzentration in der Venusatmosphäre beträgt etwa 50&nbsp;ppm, in der Marsatmosphäre wurden 700&nbsp;ppm gemessen.<ref>Detlev Möller: ''Luft: Chemie, Physik, Biologie, Reinhaltung, Recht.'' Verlag de Gruyter, 2003, ISBN 3-11-016431-0, S.&nbsp;17.</ref> Im äußeren [[Sonnensystem]] kommt Kohlenstoffmonoxid als zweithäufigster Bestandteil in der äußerst dünnen Atmosphäre des [[Zwergplanet]]en [[Pluto]] vor.<ref>{{Internetquelle |autor=Ken Croswell |url=http://www.kencroswell.com/NitrogenInPlutosAtmosphere.html |titel=Nitrogen in Pluto’s Atmosphere |werk=KenCroswell.com |datum=1992-06-20 |abruf=2013-06-28}}</ref> Auch in der Atmosphäre von [[Exoplanet]]en wurde Kohlenstoffmonoxid nachgewiesen.<ref>Q. M. Konopacky, T. S. Barman, B. A. Macintosh, C. Marois: ''Detection of Carbon Monoxide and Water Absorption Lines in an Exoplanet Atmosphere.'' In: ''Science.'' Band 339, 2013, S.&nbsp;1398–1401, [[doi:10.1126/science.1232003]].</ref>

In den Gasemissionen des [[Komet]]en [[Halleyscher Komet|Halley]] maß die [[Raumsonde]] [[Giotto (Sonde)|Giotto]] 10 % Kohlenstoffmonoxid.<ref>{{Internetquelle |url=http://sci.esa.int/jump.cfm?oid=31878 |titel=Halley: Flyby March 13, 1986 |werk=ESA.int |hrsg=ESA |abruf=2013-06-28}}</ref> Auch in den Emissionen anderer Kometen wie [[Hyakutake]],<ref>Michael A. DiSanti: ''Evidence for a dominant native source of carbon monoxide in Comet C/1996 B2 (Hyakutake).'' In: ''[[Journal of Geophysical Research]].'' Band 108, 2003, S.&nbsp;5061, [[doi:10.1029/2002JE001961]].</ref> [[Hale-Bopp]]<ref>Michael A. DiSanti, Michael J. Mumma, Neil Dello Russo, Karen Magee-Sauer, Robert Novak, Terrence W. Rettig: ''Identification of two sources of carbon monoxide in comet Hale–Bopp.'' In: ''Nature.'' Band 399, 1999, S.&nbsp;662–665, [[doi:10.1038/21378]].</ref> und [[29P/Schwassmann-Wachmann|Schwassmann-Wachmann&nbsp;1]]<ref>Matthew C. Senay, David Jewitt: ''Coma formation driven by carbon monoxide release from comet Schwassmann-Wachmann&nbsp;1.'' In: ''Nature.'' Band 371, S.&nbsp;229–230, [[doi:10.1038/371229a0]].</ref> wurde Kohlenstoffmonoxid nachgewiesen. Diese Beobachtungen führten zu dem Schluss, dass Kohlenstoffmonoxid eine maßgebliche Kohlenstoffquelle während der Bildung des Sonnensystems bildete.<ref>Damon P. Simonelli, James B. Pollack, Christopher P. Mckay, Ray T. Reynolds, Audrey L. Summers: ''The carbon budget in the outer solar nebula.'' In: ''Icarus.'' Band 82, 1989, S.&nbsp;1–35, [[doi:10.1016/0019-1035(89)90020-1]].</ref> Über [[Fischer-Tropsch-Synthese|Fischer-Tropsch]]-artige Reaktionen bildeten sich aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff in der Urzeit des Sonnensystems komplexere organische Moleküle wie [[Kohlenwasserstoffe]] und [[Fettsäure]]n, die möglicherweise in Zusammenhang mit dem Ursprung des Lebens stehen.<ref>Muriel Gargaud, Ricardo Amils: ''Encyclopedia of Astrobiology.'' Volume&nbsp;1, Springer, 2011, ISBN 978-3-642-11271-3, S.&nbsp;245–246 ({{Google Buch |BuchID=oEq1y9GIcr0C}}).</ref>

Eine wichtige Emissionslinie des [[Interstellarer Raum|interstellar]] in [[Molekülwolke]]n vorkommenden Kohlenstoffmonoxids liegt bei einer [[Wellenlänge]] von 2,6&nbsp;mm und wird größtenteils durch Stöße mit Wasserstoff-Molekülen angeregt. Die Infrarot- und Radiobeobachtung von Kohlenstoffmonoxid in Molekülwolken dient daher zur indirekten Bestimmung der interstellaren Wasserstoffkonzentration. Dabei wird angenommen, dass das Verhältnis von Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff konstant ist.<ref>{{Internetquelle |autor=Craig Kulesa |url=http://loke.as.arizona.edu/~ckulesa/research/overview.html |titel=Overview: Molecular Astrophysics and Star Formation |datum=1999-10-17 |offline= |archiv-url= |archiv-datum= |archiv-bot= |abruf=2014-07-27}}</ref> [[Mikrowellenspektroskopie|Rotationsübergänge]] von Kohlenstoffmonoxid sind ein effizienter Mechanismus für die Umwandlung von thermischer Energie in [[Mikrowellen]]- und [[Infrarotstrahlung]] und gehören zu den wichtigen Kühlmechanismen von Molekülwolken. Diese Energieverluste erleichtern in den genügend dichten Bereichen einer Molekülwolke die Bedingungen für das Eintreten eines [[Jeans-Kriterium|Gravitationskollapses]] einer Molekülwolke, was zur [[Sternentstehung]] führen kann.<ref name="oppenheimer" /> In seiner Eigenschaft als Indikator für das Vorkommen von Wasserstoff gehört Kohlenstoffmonoxid zu den meistuntersuchten interstellar vorkommenden Molekülen.<ref>Gerrit L. Verschuur: ''Interstellar Matters: Essays On Curiosity And Astronomical Discovery.'' Springer, 2013, ISBN 978-3-7643-6696-4, S.&nbsp;247.</ref> Durch Messung der [[Rotverschiebung]] der Rotationsübergänge von Kohlenstoffmonoxid konnte dessen Verteilung und [[Kinematik]] innerhalb der galaktischen [[Äquatorialebene]] ermittelt werden.<ref>W. B. Burton, M. A. Gordon: ''Carbon monoxide in the Galaxy. III. The overall nature of its distribution in the equatorial plane.'' In: ''[[Astronomy and Astrophysics]].'' Band 63, 1978, S.&nbsp;7–27, {{bibcode|1978A&A....63....7B}}.</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
Kohlenstoffmonoxid kann aus zahlreichen kohlenstoffhaltigen Rohstoffen wie z.&nbsp;B. [[Erdgas]], [[Biogas]], [[Leichtbenzin]], [[Schweröl]]en, [[Kohle]] oder [[Biomasse]] hergestellt werden. Ist der Rohstoff Kohle oder Koks, wird zunächst [[Kohlevergasung#Generatorgas (Kohlenstoffmonoxid)|Generatorgas]] (enthält etwa 25 % CO neben N<sub>2</sub>), [[Wassergas]] (CO:H<sub>2</sub> etwa 1:1) oder [[Synthesegas]] (CO:H<sub>2</sub> etwa 1:2) erzeugt, das gereinigt und aufbereitet wird. Methan als Rohstoff führt zu [[Spaltgas]] (CO:H<sub>2</sub> etwa 1:3). Die wichtigsten großtechnischen Verfahren sind die [[Kohlevergasung]], die [[Dampfreformierung]] ''(Steam Reforming)'' und die [[partielle Oxidation]] von Kohlenwasserstoffen.<ref name="Arpe1997">{{Literatur |Autor=[[Klaus Weissermel]], [[Hans-Jürgen Arpe]] |Titel=Industrial Organic Chemistry |Auflage=3. |Verlag=VCH |Ort=Weinheim |Datum=1997 |ISBN=3-527-28838-4 |Seiten=15 |Sprache=en }}</ref><ref name="Büchel2000">{{Literatur |Autor=Karl Heinz Büchel, Hans-Heinrich Moretto, Dietmar Werner |Titel=Industrial Inorganic Chemistry |Auflage=2. |Verlag=Wiley-VCH |Ort=Weinheim |Datum=2000 |ISBN=978-3-527-29849-5 |Seiten=15 |Sprache=en }}</ref><ref name="Ullmann2002">{{Literatur |Autor=Jürgen Bierhals |Titel=Carbon Monoxide |Sammelwerk=Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry |Auflage=6. |Verlag=Wiley-VCH |Ort=Weinheim |Datum=2002 |ISBN=978-3-527-30385-4 |Sprache=en }}</ref>

=== Kohlevergasung ===
{{Hauptartikel|Kohlevergasung}}
[[Datei:Lurgi Druckvergaser.svg|mini|Schema des Lurgi-Druckvergasers]]
Die Kohlevergasung erfolgt in sogenannten Generatoren, die je nach Prozessführung Generatorgas, Wassergas oder Synthesegas herstellen können. Die verwendeten Generatorarten sind vielfältig und unterscheiden sich unter anderem in der Art der Kohlezuführung, der Schlackenabführung und der verwendeten Kohlen und deren [[Korngröße]]n. Neben dem [[Abstichgenerator]], dem [[Festrostgenerator]] und dem [[Drehrostgenerator]] sind der [[Winkler-Generator]], der [[Lurgi-Druckvergaser]] und der [[Koppers-Totzek-Reaktor]] gebräuchlich, wobei die letzteren drei hauptsächlich zur Gewinnung von Synthesegas verwendet werden.<ref name="Schmidt">Karl-Heinz Schmidt, Ingo Romey, Fritz Mensch: ''Kohle, Erdöl, Erdgas: Chemie und Technik.'' Vogel Verlag, 1981, ISBN 3-8023-0684-8, S.&nbsp;56–64.</ref> In Schwelgeneratoren werden neben den Gasen noch [[Teer]] und durch Kohlenwasserstoffe angereicherte Gase erhalten.

==== Wasser- und Synthesegasherstellung ====
Koks wird bei erhöhter Temperatur vergast, indem er mit Wasserdampf und Luft oder vorzugsweise Sauerstoff umgesetzt wird. Durch die Prozessführung kann die Gaszusammensetzung bestimmt werden. Im Wechselbetrieb zwischen Luft (Blaseperiode oder einfach „Blasen“) und [[Wasserdampf]] (Gasperiode oder „Gasen“) wird Wassergas erzeugt, wobei nur das während der Reaktion mit Wasserdampf erzeugte Gas verwendet wird.<ref name="Schmidt" /> Der Betrieb mit Luft dient dem Heißblasen des Kokses bis zur [[Glut (Lichtausstrahlung)|Weißglut]] und damit der Bereitstellung der notwendigen Energie für die endotherme Wassergasreaktion. Werden die Generatoren kontinuierlich mit Luft oder Sauerstoff und Wasser betrieben, ist Synthesegas das Hauptprodukt.

Die Veränderung des Energiegehaltes des Systems, der [[Enthalpie]] <math>H</math>, wird durch das Symbol <math>\Delta H^0</math> ausgedrückt, wobei [[endotherme Reaktion]]en gemäß der Konvention ein positives Vorzeichen haben. Der Exponent Null steht für die [[Standardbedingungen]] (100&nbsp;kPa und 25&nbsp;°C). Während die Enthalpie angibt, ob ein Prozess [[Exotherme Reaktion|exotherm]] oder endotherm verläuft, ist die Änderung <math>\Delta G</math> der [[Gibbs-Energie]] während einer [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktion]] das entscheidende Kriterium dafür, ob eine Umsetzung der beteiligten Stoffe tatsächlich freiwillig abläuft.

Die Hauptreaktion ist die endotherme heterogene Wassergasreaktion:

:<math>\mathrm{C} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{CO} + \mathrm{H_2} \quad \Delta H^0 = +132\; \mathrm{kJ/mol}</math><ref name="Mensch">Karl-Heinz Schmidt, Ingo Romey, Fritz Mensch: ''Kohle, Erdöl, Erdgas: Chemie und Technik.'' Vogel Verlag, 1981, ISBN 3-8023-0684-8, S.&nbsp;65.</ref>

Diese ist mit der exothermen Verbrennung von Kohlenstoff gekoppelt:

:<math>\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightleftharpoons \mathrm{CO_2} \quad \Delta H^0 = -394\; \mathrm{kJ/mol}</math><ref name="Mensch" />

Außerdem sind noch weitere Reaktionen beteiligt. Die wichtigsten sind das [[Boudouard-Gleichgewicht]]

:<math>2 \; \mathrm{CO} \rightleftharpoons \mathrm{CO_2} + \mathrm{C} \quad \Delta H^0 = -181 \; \mathrm{kJ/mol}; \quad \Delta G^0 = -120 \; \mathrm{kJ/mol}</math><ref name="Mensch" />

und die homogene Wassergasreaktion ([[Wassergas-Shift-Reaktion]])

:<math>\mathrm{CO} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2} \quad \Delta H^0 = -41 \; \mathrm{kJ/mol}.</math>

==== Generatorgasherstellung ====
Generatorgas entsteht durch unvollständige Verbrennung von Koks.<ref name="Holle" /> Dazu wird Luft durch eine Kohleschicht geleitet und im Luftüberschuss zunächst zu Kohlenstoffdioxid verbrannt. Das Kohlenstoffdioxid reagiert dann bei hohen Temperaturen mit Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonoxid. Das Generatorgas hat eine Zusammensetzung von etwa 70 % Stickstoff, 25 % Kohlenstoffmonoxid und 4 % Kohlendioxid.<ref name="Holle" /> Daneben enthält das Gas Wasserstoff, Methan und Sauerstoff.
:<math>2 \; \mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightleftharpoons 2 \; \mathrm{CO} \quad \Delta H^0 = -217 \; \mathrm{kJ/mol}</math><ref name="Mensch" />

=== Dampfreformierung ===
{{Hauptartikel|Dampfreformierung}}
Kohlenstoffmonoxid kann durch Behandlung von [[Erdgas]] oder leichten [[Erdöl]]-Fraktionen mit Wasserdampf erzeugt werden, zum Beispiel aus [[Methan]] nach

:<math>\mathrm{CH_4} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{CO} + 3 \; \mathrm{H_2} \quad \Delta H^0 = +206 \; \mathrm{kJ/mol}</math>

oder allgemein nach

:<math>\mathrm{C}_n \mathrm{H}_{2n+2} + n \; \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons n \; \mathrm{CO} + (2n+1) \; \mathrm{H_2}.</math>

Das Hauptprodukt der Dampfreformierung ist Wasserstoff. Die endotherme Reaktion läuft in Gegenwart von [[Nickel#Verwendung als Metall|Nickelkatalysatoren]] bei Temperaturen von 700 bis 1100&nbsp;°C ab. Die Reaktion ist [[Reversible Reaktion|reversibel]].<ref>R. Conrad: ''Neue chemische Verfahren.'' In: ''[[Chemie Ingenieur Technik]] – CIT.'' Band 42, 1970, S.&nbsp;1555–1568, [[doi:10.1002/cite.330422410]].</ref>

=== Partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen ===
Bei der [[Partielle Oxidation|partiellen Oxidation]] wird das Ausgangsmaterial, zum Beispiel schweres Heizöl, mit einer begrenzten Menge Sauerstoff zu Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid oxidiert. Dabei wird zwischen thermisch und katalytisch partieller Oxidation unterschieden. Bei thermisch partieller Oxidation beträgt die Reaktionstemperatur etwa 1200&nbsp;°C, bei katalytischen Verfahren je nach [[Katalysator]] etwa bei 800 bis 900&nbsp;°C:<ref>Gaurav Nahar, Valerie Dupont: ''Hydrogen production from simple alkanes and oxygenated hydrocarbons over ceria–zirconia supported catalysts: Review.'' In: ''[[Renewable and Sustainable Energy Reviews]].'' Band 32, 2014, S.&nbsp;777–796, [[doi:10.1016/j.rser.2013.12.040]].</ref>

:<math>2 \; \mathrm{C}_n \mathrm{H}_{2n+2} + n \; \mathrm{O_2} \rightleftharpoons 2 n \; \mathrm{CO} + 2 (n + 1) \; \mathrm{H_2}</math>

=== Labormaßstab ===
[[Datei:Kohlenmonoxid verbrennt mit blauer Flamme.JPG|mini|hochkant|Kohlenstoffmonoxid entsteht bei der [[Dehydratisierung (Chemie)|Dehydratisierung]] von [[Ameisensäure]] mit konzentrierter [[Schwefelsäure]]. Es verbrennt mit blauer Flamme.]]
Im Labor lässt sich ein gleichmäßiger Strom von Kohlenstoffmonoxid durch Eintropfen von Ameisensäure in warme, konzentrierte [[Schwefelsäure|Schwefel]]-<ref name="FluckMahr_234">{{Literatur |Autor=Ekkehard Fluck, Carl Mahr |Titel=Anorganisches Grundpraktikum |Auflage=6. |Verlag=VCH |Ort=Weinheim |Datum=1985 |ISBN=3-527-26032-3 |Seiten=234}}</ref> oder [[Phosphorsäure]]<ref name="Brauer_621_622">[[Georg Brauer]] (Hrsg.), unter Mitarbeit von [[Marianne Baudler]] u.&nbsp;a.: ''Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie.'' 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 621–622.</ref> herstellen:

:<math>\mathrm{HCOOH} + \mathrm{H_2SO_4} \longrightarrow \mathrm{CO}{\uparrow} + \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{HSO_4^-}</math>

:<math>\mathrm{HCOOH} + \mathrm{H_3PO_4} \longrightarrow \mathrm{CO}{\uparrow} + \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{H_2PO_4^-}</math>

Alternativ kann die Ameisensäure auch auf [[Phosphorpentoxid]], das Anhydrid der Phosphorsäure, getropft werden.

Da Kohlenstoffmonoxid sehr giftig ist, müssen überschüssige Mengen mit speziellen Absorbern aufgefangen oder mit einer [[Abfackelung|Abflammvorrichtung]] abgeflammt werden. Besondere Vorsicht ist bei Kohlenstoffmonoxid-Luft-Gemischen geboten, da diese [[Explosivstoff|explosiv]] reagieren können. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Kohlenstoffmonoxid mit [[Kupfer(II)-oxid]] oder [[Hopcalite]] katalytisch zu Kohlenstoffdioxid umzusetzen.

=== Abtrennung des Kohlenstoffmonoxids ===
Wenn reine Gase als Produkt erwünscht sind, muss das wie oben beschriebene Gasgemisch aufgetrennt werden. Für viele Anwendungen wird hingegen direkt Synthesegas benötigt, hier muss nur das Verhältnis zwischen Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff nach Erfordernis angepasst werden. Das Kohlenstoffmonoxid kann auf den folgenden Wegen abgetrennt werden:<ref name="Ullmann2002" />
* Reversible Komplexierung an Kupfer-Aluminium-Salzen bei erhöhtem Druck; bei erniedrigtem Druck wird das Kohlenstoffmonoxid wieder freigesetzt.
* Kondensation bei niedrigen Temperaturen
* [[Druckwechsel-Adsorption]]
* [[Membrantechnik|Semipermeable Membranen]]

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
Kohlenstoffmonoxid ist ein farb- und geruchsloses Gas mit der [[Molare Masse|molaren Masse]] von 28,01&nbsp;g/mol. Mit 1,25&nbsp;kg/m³ weist es 96,5 %<ref>{{Literatur |Autor=Claus Bliefert |Titel=Umweltchemie |Auflage=3. |Verlag=Wiley-VCH |Ort=Weinheim |Datum=2002 |ISBN=3-527-30374-X |Seiten=9 |Online={{Google Buch | BuchID = NA1piHzsVlIC | Hervorhebung = Kohlenstoffmonoxid+Dichte}}}}</ref> der [[Luftdichte|Dichte von Luft]] auf, ist also geringfügig leichter.<ref name="romey" /> Der Siedepunkt von −191&nbsp;°C und der Schmelzpunkt von −205&nbsp;°C liegen nahe an den Werten des [[isoelektronisch]]en [[Stickstoff]]s, der einen Siedepunkt von −196&nbsp;°C und einen Schmelzpunkt von −210&nbsp;°C aufweist.

Der [[Tripelpunkt]], an dem die drei Phasen fest, flüssig und gasförmig im [[Thermodynamisches Gleichgewicht|Gleichgewicht]] sind, liegt bei einer Temperatur von −205,0&nbsp;°C und einem Druck von 0,154&nbsp;[[Bar (Einheit)|bar]].<ref name="GESTIS" /> Die [[Kritische Temperatur (Thermodynamik)|kritische Temperatur]] beträgt −140,2&nbsp;°C, der [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|kritische Druck]] liegt bei 35,0&nbsp;bar, die kritische Dichte bei 0,301&nbsp;g/cm³.<ref name="GESTIS" />

Kohlenstoffmonoxid bildet beim Abkühlen zunächst eine feste, ungeordnete, [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonale]] β-Phase, die bei weiterem Abkühlen unter 61,6&nbsp;K in eine geordnete α-Phase übergeht, die im [[Kubisches Kristallsystem|kubischen Kristallsystem]] mit der {{Raumgruppe|P213|lang}} kristallisiert.<ref>Allen I. Katz, David Schiferl, Robert L. Mills: ''New phases and chemical reactions in solid carbon monoxide under pressure.'' In: ''[[The Journal of Physical Chemistry]].'' Band&nbsp;88, 1984, S.&nbsp;3176–3179, [[doi:10.1021/j150659a007]].</ref> Bei hohen Drücken von über 52.000&nbsp;bar bilden sich feste, weißliche, gelbliche oder rote, metastabile Polycarbonylphasen, deren genaue Struktur noch unbekannt ist.<ref>M. Lipp, W. J. Evans, V. Garcia-Baonza, H. E. Lorenzana: ''Carbon Monoxide: Spectroscopic Characterization of the High–Pressure Polymerized Phase.'' In: ''[[Journal of Low Temperature Physics]].'' Band&nbsp;111, 1998, S.&nbsp;247–256, [[doi:10.1023/A:1022267115640]].</ref><ref>{{Internetquelle |autor=N. Rademacher, L. Bayarjargal, W. Morgenroth, B. Winkler, J. Ciezak-Jenkins |url=http://photon-science.desy.de/annual_report/files/2011/20111732.pdf |titel=Preparation and characterization of solid carbon monoxide at high pressure in the diamond anvil cell |hrsg=DESY |datum=2011 |format=PDF |abruf=2014-08-09}}</ref>

Kohlenstoff und Sauerstoff sind im Kohlenstoffmonoxidmolekül sehr fest aneinander gebunden. Die [[Dissoziation (Chemie)|Dissoziation]] ist noch etwas höher als die des sehr [[Inertgas|inerten]], zu Kohlenstoffmonoxid isoelektronischen, [[Stickstoff]]moleküls und liegt bei 1070,3&nbsp;kJ/mol. Für die Spaltung des Stickstoffmoleküls N<sub>2</sub> sind nur 946&nbsp;kJ/mol erforderlich.<ref name="Holle" />

Der massebezogene Heiz- und Brennwert beträgt 10,1 MJ/kg.<ref>{{Literatur |Autor=Karl-Heinrich Grote |Titel=Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau |Verlag=Springer DE |Datum=2011 |ISBN=3-642-17306-3 |Seiten=48 |Online={{Google Buch|BuchID=o41HW8AvXVgC|Seite=48}}}}</ref> Der Brennwert liegt damit bei einem Fünftel desjenigen von [[Methan#Physikalische Eigenschaften|Methan]].<ref>{{Literatur |Autor=Erich Hahne |Titel=Technische Thermodynamik: Einführung und Anwendung |Verlag=Oldenbourg Verlag |Datum=2010 |ISBN=3-486-59231-9 |Seiten=406, 408 |Online={{Google Buch|BuchID=zhn_TeD6ShQC|Seite=406}}}}</ref> Der volumenbezogene Heiz- und Brennwert beträgt 12.636&nbsp;kJ/m³ und liegt damit im Bereich des [[Wasserstoff#Energiedichten im Vergleich|Wasserstoffs]].<ref name="romey" /> Die [[Zündtemperatur]] liegt bei 605&nbsp;°C. Der [[Zündbereich]] reicht von 12,5 bis 75&nbsp;[[Volumenprozent|Vol.-%]] Kohlenstoffmonoxid in Luft.<ref name="romey" />

=== Molekulare Eigenschaften ===
Die [[Bindungslänge]] zwischen dem Kohlenstoff- und Sauerstoffatom beträgt in der Festphase 106&nbsp;[[Meter#Gebräuchliche dezimale Vielfache|pm]] und in der Gasphase 112,8&nbsp;pm.<ref name="Holle">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=898 |Endseite= }}</ref> Der Kernabstand zweier gegebener Atome ist um etwa 20&nbsp;pm geringer, wenn diese mit einer [[Doppelbindung]] statt einer [[Atombindung|Einfachbindung]] verbunden sind.

Für eine [[Dreifachbindung]] ist der Abstand um weitere 10&nbsp;pm kleiner als der einer Doppelbindung.<ref>Linus Pauling: ''Grundlagen der Chemie.'' Verlag Chemie, 1969, ISBN 3-527-25392-0, S.&nbsp;149.</ref> Die im Vergleich zu einer Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung einer organischen [[Carbonylgruppe|Carbonylverbindung]], zum Beispiel beim [[Formaldehyd]], etwa 10&nbsp;pm kürzere Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung weist daher auf eine Dreifachbindung hin.<ref>[[J. E. Huheey]], E. A. Keiter, R. L. Keiter: ''Anorganische Chemie: Prinzipien von Struktur und Reaktivität.'' de Gruyter, 2003, ISBN 3-11-017903-2, S.&nbsp;173.</ref>
: [[Datei:MO CO.svg|mini|hochkant|Energieniveauschema der σ- und π-Molekülorbitale des Kohlenstoffmonoxids]]
Die Molekülstruktur wird am besten mit der [[Molekülorbitaltheorie]] beschrieben. Entsprechend deren Regeln ist die Anzahl der resultierenden Molekülorbitale gleich der Anzahl der beteiligten [[Atomorbital]]e. Aus den je vier Atomorbitalen des Kohlenstoffs und des Sauerstoffs bilden sich die acht Molekülorbitale des Kohlenstoffmonoxids. Das [[Highest Occupied Molecular Orbital|besetzte Molekülorbital höchster Energie (HOMO)]] bildet das antibindende σ<sub>s</sub><sup>*</sup>-Orbital.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1789 |Endseite= }}</ref> Bei antibindenden Orbitalen liegt die höchste Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen nicht zwischen den beteiligten Atomkernen. Dadurch wird die Abstoßung der positiv geladenen Atomkerne nicht abgeschirmt. Die Molekülorbitale werden deshalb antibindend genannt. Die [[Lowest Unoccupied Molecular Orbital|unbesetzten Molekülorbitale niedrigster Energie (LUMO)]] sind die antibindenden π<sub>x,y</sub><sup>*</sup>-Orbitale.

Im Grundzustand befindet sich das Molekül in einem [[Multiplizität#Mehrelektronen-Systeme|Singulettzustand]], das heißt, es treten keine ungepaarten Elektronen im Molekül auf. In der Lewis-Strukturformel tritt am Sauerstoffatom eine positive und am Kohlenstoffatom eine negative Formalladung auf:

[[Datei:Carbon monoxide.svg|70px|Kohlenstoffmonoxid]]

Durch die hohe [[Elektronegativität]]sdifferenz von 1 zwischen den Bindungspartnern wird diese Formalladung wieder ausgeglichen und Kohlenstoffmonoxid ist daher nahezu unpolar. Sein [[Elektrisches Dipolmoment|Dipolmoment]] beträgt lediglich ''μ''&nbsp;=&nbsp;0,10980&nbsp;[[Debye|D]],<ref name="CRC90_9_53" /> wobei das Dipolmoment so gerichtet ist, dass das Sauerstoffatom die positive Ladung trägt.<ref>B. Rosenblum, A. Nethercot, C. Townes: ''Isotopic Mass Ratios, Magnetic Moments and the Sign of the Electric Dipole Moment in Carbon Monoxide.'' In: ''[[Physical Review]].'' Band 109, 1958, S.&nbsp;400–412, [[doi:10.1103/PhysRev.109.400]].</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Die Bildung von Kohlenstoffmonoxid aus den Elementen ist exotherm und steht in einem [[Disproportionierung]]sgleichgewicht mit [[Kohlenstoff]] und Kohlenstoffdioxid. Weil sich dieses Gleichgewicht bei Raumtemperatur nur fast [[unmessbar]] langsam einstellt, lässt sich Kohlenstoffmonoxid trotz der ungünstigen [[Boudouard-Gleichgewicht|Gleichgewichtslage]] isolieren&nbsp;– Kohlenstoffmonoxid ist [[metastabil]]. Bei höheren Temperaturen verschiebt sich das Gleichgewicht zugunsten des Kohlenstoffmonoxids ([[Prinzip vom kleinsten Zwang|Prinzip von Le Chatelier]]). Dies wird beispielsweise bei der Eisenherstellung im [[Hochofenprozess]] genutzt, wo das gasförmige Kohlenstoffmonoxid ein viel effektiveres Reduktionsmittel darstellt als fester [[Koks]]. In industriellen Prozessen führt Kohlenstoffmonoxid gegebenenfalls zur Vergiftung von [[Katalysator]]en, da es stark an aktive Metallzentren wie Nickel- oder Eisenatome bindet und diese für andere Reaktanden blockiert.<ref name="romey">Karl-Heinz Schmidt, Ingo Romey, Fritz Mensch: ''Kohle, Erdöl, Erdgas: Chemie und Technik.'' Vogel Verlag, 1981, ISBN 3-8023-0684-8, S.&nbsp;175–176.</ref>

Kohlenstoffmonoxid ist ein gutes und preiswertes [[Reduktionsmittel]] und wird in dieser Funktion vielfältig verwendet. Die Oxidationskraft ist hingegen nur schwach ausgeprägt. In der [[Metallorganische Chemie|metallorganischen Chemie]] ist Kohlenstoffmonoxid ein häufig verwendeter einzähniger [[Ligand]], die Chemie der [[Metallcarbonyl]]e ist gut erforscht. Es zählt zu den [[Spektrochemische Reihe|Starkfeld-Liganden]] und ist isoelektronisch zum Stickstoff (N<sub>2</sub>) sowie zu den Ionen [[Cyanid]] (CN<sup>−</sup>) und [[Nitrosylverbindungen|Nitrosyl]] (NO<sup>+</sup>). Durch Ausprägung von sich [[Synergie|synergetisch]] verstärkenden Hin- und [[Rückbindung]]en entsteht eine starke Metall-Ligand-Bindung. Kohlenstoffmonoxid ist ein starker [[Komplexchemie#Bildung von Komplexen|σ-Donator und π-Akzeptor]]. Es migriert in Alkyl-Metall-Bindungen von Komplexen unter Bildung von [[Acylgruppe]]n.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=900 |Endseite=}}</ref>

Mit [[Aromaten]] wie [[Benzol]] reagiert Kohlenstoffmonoxid mit [[Chlor]] unter [[Aluminiumchlorid]]- oder [[Kupfer(I)-chlorid]]-Katalyse in der [[Gattermann-Synthese#Gattermann-Koch-Reaktion|Gattermann-Koch-Reaktion]] zu [[Benzaldehyd]].<ref>L. Gattermann, J. A. Koch: ''Eine Synthese aromatischer Aldehyde.'' In: ''[[Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft]].'' Band 30, 1897, S.&nbsp;1622–1624, [[doi:10.1002/cber.18970300288]].</ref> Mit starken Reduktionsmitteln wie metallischem Kalium reagiert Kohlenstoffmonoxid zum Kaliumsalz des [[Hexahydroxybenzol]]s beziehungsweise zum Kaliumsalz des [[Ethindiol|Dihydroxyacetylens]].<ref name="WAH">[[Wolfgang A. Herrmann|W. A. Herrmann]]: ''100 Jahre Metallcarbonyle. Eine Zufallsentdeckung macht Geschichte.'' In: ''[[Chemie in unserer Zeit]].'' Band 22, Nr.&nbsp;4, 1988, S.&nbsp;113–122, [[doi:10.1002/ciuz.19880220402]].</ref>

== Verwendung ==
Kohlenstoffmonoxid wird in der chemischen Industrie häufig zusammen mit [[Wasserstoff]] als [[Synthesegas]] verwendet. Für einige Anwendungen wird jedoch auch reines Kohlenstoffmonoxid benötigt, etwa für die Herstellung von [[Metallcarbonyle]]n wie [[Nickeltetracarbonyl]] oder [[Eisenpentacarbonyl]], für [[Carbonylierung]]en oder die Herstellung von [[Koch-Säuren]]. Auch die Herstellung von [[Phosgen]], [[Essigsäure]] und [[Essigsäureanhydrid]] und die Herstellung von [[Methylformiat]] und [[Ameisensäure]] benötigt reines Kohlenstoffmonoxid.

Reines Kohlenstoffmonoxid wird überwiegend durch physikalische oder chemische Abtrennungsverfahren aus Synthesegas erhalten.<ref name="keim">Wilhelm Keim, Arno Behr, Günther Schmitt: ''Grundlagen der Industriellen Chemie.'' Otto Salle Verlag, 1985, ISBN 3-7935-5490-2, S.&nbsp;104.</ref> Die physikalische Abtrennung erfolgt durch partielle [[Kondensation]] und anschließender [[Destillation]] nach dem Linde-Verfahren oder durch [[Membranpermeabilität|Membranpermeation]]. Durch [[Absorption (Chemie)|Absorption]] unter [[Komplexchemie|Komplex]]-Bildung kann Kohlenstoffmonoxid mittels Kupfer(I)-Salzlösungen von anderen Bestandteilen des Synthesegases abgetrennt werden.<ref name="keim" />

Das in der chemischen Industrie gebrauchte Kohlenstoffmonoxid wird meist vor Ort hergestellt und innerbetrieblich weiterverarbeitet. Daneben gibt es die Möglichkeit der Belieferung durch [[Tankwagen]] oder in [[Gasflasche]]n. Für die Vernetzung von Chemiestandorten ist die Verteilung durch [[Pipeline]]s möglich. Projekte für den Neubau solcher Pipelines, etwa die [[CO-Pipeline der Bayer&nbsp;AG]], stehen häufig in der Kritik und können zu langwierigen [[Verwaltungsgericht (Deutschland)|Verwaltungsgerichtsprozessen]] führen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.ovg.nrw.de/presse/pressemitteilungen/01_archiv/2007/34_071218/index.php |titel=Inbetriebnahme der Bayer-Kohlenmonoxid-Pipeline Dormagen-Krefeld/Uerdingen vorerst gestoppt |hrsg=Oberverwaltungsgericht NRW Nordrhein-Westfalen |datum=2007-12-18 |abruf=2014-07-13 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20140714114452/http://www.ovg.nrw.de/presse/pressemitteilungen/01_archiv/2007/34_071218/index.php |archiv-datum=2014-07-14 |offline=1}}</ref>

=== Synthesegasreaktionen ===
==== Methanolherstellung ====
{{Hauptartikel|Methanolherstellung}}
[[Datei:Methanol synthese2.png|mini|hochkant|Schema der industriellen Methanolsynthese aus Synthesegas]]
[[Methanol]] ist eine organische [[Grundchemikalie]] und ein mengenmäßig bedeutender großtechnisch hergestellter [[Alkohole|Alkohol]]. Die Herstellung aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff verläuft nach folgender Bruttogleichung:

:<math>\mathrm{CO} + 2 \; \mathrm{H}_2 \rightleftharpoons \ \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} ; \ \Delta H (300 \; \mathrm{K}) = -90{,}8 \; \mathrm{kJ}/\mathrm{mol}</math>

Im Jahr 2008 betrug der weltweite Methanolverbrauch 45&nbsp;Millionen Tonnen. Methanol wird heute großtechnisch aus Synthesegas im Nieder- oder Mitteldruckverfahren hergestellt. Das dabei entstehende Rohmethanol ist zum Teil mit Nebenprodukten verunreinigt. Wird das Rohmethanol im Energiesektor zur Verbrennung eingesetzt, ist die Reinheit des Rohmethanols ausreichend. Für die Weiterverarbeitung in der chemischen Industrie muss das Methanol destillativ aufgearbeitet werden. Leicht siedende Komponenten wie [[Dimethylether]] werden in einer Leichtsiederkolonne abgetrennt. Die höher siedenden Fraktionen werden als Sumpf in einer weiteren Destillationsstufe in einer Schwersiederkolonne abgetrennt, wobei Methanol über Kopf abgezogen wird.<ref name="keim2">Wilhelm Keim, Arno Behr, Günther Schmitt: ''Grundlagen der Industriellen Chemie.'' Otto Salle Verlag, 1985, ISBN 3-7935-5490-2, S.&nbsp;179–182.</ref>

==== Fischer-Tropsch-Synthese ====
{{Hauptartikel|Fischer-Tropsch-Synthese}}
In der Fischer-Tropsch-Synthese wird ein Kohlenstoffmonoxid-Wasserstoff-Gemisch mittels [[Heterogene Katalyse|heterogener Katalyse]] umgesetzt. Die Katalysatoren basieren auf den [[Übergangsmetalle]]n [[Cobalt]], [[Eisen]], [[Nickel]] und [[Ruthenium]], als Träger finden poröse [[Metalloxide]] mit großen spezifischen Oberflächen wie [[Kieselgur]], [[Aluminiumoxid]], [[Zeolithe (Stoffgruppe)|Zeolithe]] und [[Titandioxid]] Verwendung.<ref>Andrei Y. Khodakov, Wei Chu, Pascal Fongarland: ''Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer-Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels.'' In: ''[[ChemInform]].'' Band 38, 2007, S.&nbsp;1692–1744, [[doi:10.1002/chin.200733255]].</ref>

Das Gasgemisch wird in einer Aufbaureaktion zu [[Kohlenwasserstoffe]]n wie [[Paraffin]]en, [[Olefine]]n und Alkoholen umgesetzt. Endprodukte sind [[Motorenbenzin|Benzin]] ([[XtL-Kraftstoff|synthetisches Benzin]]), [[Dieselkraftstoff|Diesel]], [[Heizöl]] und Rohstoffe für die chemische Industrie. Die Reaktion findet bereits bei Atmosphärendruck und bei einer Temperatur von 160 bis 200&nbsp;°C statt; technisch werden je nach Verfahren höhere Drücke und Temperaturen verwendet. Die Synthese verläuft nach folgendem Reaktionsschema:

:<math>n\,\mathrm{CO} + (2n+1)\, \mathrm{H}_2 \leftrightharpoons \mathrm{C}_n \mathrm{H}_{2n+2} + n\, \mathrm{H}_2\mathrm{O}</math> ([[Alkane]])

:<math>n\,\mathrm{CO} + (2n)\, \mathrm{H}_2 \leftrightharpoons \mathrm{C}_n \mathrm{H}_{2n} + n\, \mathrm{H}_2\mathrm{O}</math> (n&nbsp;≥&nbsp;2, [[Alkene]])

:<math>n\,\mathrm{CO} + (2n)\, \mathrm{H}_2 \leftrightharpoons \mathrm{C}_n \mathrm{H}_{2n+1}\mathrm{OH} + (n-1)\, \mathrm{H}_2\mathrm{O}</math> ([[Alkohole]])

Pro Kilogramm Kraftstoff entstehen etwa 1,25&nbsp;Kilogramm Wasser, für dessen Herstellung etwa die Hälfte des eingesetzten Wasserstoffs verwendet wird. Das typische Fischer-Tropsch-Produkt enthält rund 10–15 % [[Flüssiggas]]e ([[Propan]] und [[Butane]]), 50 % Benzin, 28 % [[Kerosin]] (Dieselöl), 6 % [[Paraffin|Weichparaffin]] (Paraffingatsch) und 2 % Hartparaffine. Das Verfahren ist für die großtechnische Produktion von [[Leichtbenzin|Benzin]] und [[Öle]]n aus [[Kohle]], Erdgas oder [[Biomasse]] von Bedeutung.<ref>{{Internetquelle |autor=P. L. Spath, D. C. Dayton |url=http://www.fischer-tropsch.org/DOE/DOE_reports/510/510-34929/510-34929.pdf |titel=Preliminary Screening – Technical and Economic Assessment of Synthesis Gas to Fuels and Chemicals with Emphasis on the Potential for Biomass-Derived Syngas |werk=NREL/TP510-34929 |hrsg=National Renewable Energy Laboratory |datum=2003-12 |format=PDF |abruf=2014-08-16}}</ref>

==== Hydroformylierung ====
{{Hauptartikel|Hydroformylierung}}
Zusammen mit Wasserstoff wird Kohlenstoffmonoxid für die [[Hydroformylierung]] von Olefinen eingesetzt. Die entstehenden Produkte sind primär [[Aldehyde]], wobei als Katalysatoren meist [[Metallcarbonylhydride]] in homogener oder heterogener Reaktion benutzt werden.<ref name="keim5">Wilhelm Keim, Arno Behr, Günther Schmitt: ''Grundlagen der Industriellen Chemie.'' Otto Salle Verlag, 1985, ISBN 3-7935-5490-2, S.&nbsp;185–187.</ref>

[[Datei:Hydroformylation V.3.svg|450px|Hydroformylierung eines Alkens (R<sup>1</sup> bis R<sup>3</sup> [[Organylgruppe]]n (z.&nbsp;B. Alkyl- oder Arylgruppen) oder Wasserstoffatome).]]

Ein technisch wichtiges Produkt der Hydroformylierung mit anschließender Hydrierung ist [[2-Ethylhexanol]]. Aus 2-Ethylhexanol und [[Phthalsäureanhydrid]] kann der Weichmacher [[Di-n-octylphthalat|Di-''n''-octylphthalat]] hergestellt werden.<ref name="keim5" />

=== Reaktion mit organischen Molekülen und Wasser ===
==== Ameisensäure und Derivate ====
Reines Kohlenstoffmonoxid wird für die Herstellung von Ameisensäure aus Wasser und Methanol über eine [[Methylformiat]]-Stufe verwendet.<ref name="keim3">Wilhelm Keim, Arno Behr, Günther Schmitt: ''Grundlagen der Industriellen Chemie.'' Otto Salle Verlag, 1985, ISBN 3-7935-5490-2, S.&nbsp;239–240.</ref> Als Katalysator dient [[Natriummethanolat]]. Das im ersten Schritt verbrauchte Methanol wird im zweiten Schritt durch [[Hydrolyse]] wieder freigesetzt. Die erste Anlage dieser Art wurde 1981 in Betrieb genommen und produzierte 100.000&nbsp;Tonnen pro Jahr.<ref name="basf">{{Internetquelle |url=http://www.intermediates.basf.com/chemicals/kundenreportage/ideen_tradition |titel=Tradition der Ideen: Ameisensäure |datum=2012-12 |abruf=2014-07-11}}</ref> Im Jahr 2012 betrug die weltweite Produktionskapazität der [[BASF]] nach diesem Verfahren 255.000&nbsp;Tonnen pro Jahr.<ref name="basf" />

:<math>\mathrm{CH_3OH + CO \longrightarrow HCOOCH_3}</math>

:<math>\mathrm{HCOOCH_3 + H_2O \longrightarrow HCOOH + CH_3OH}</math>

Mit [[Natriumhydroxid]] wird [[Natriumformiat]] erhalten, das als Grundstoff für die [[Oxalsäure]]herstellung dient.<ref name="keim3" />

==== Monsanto- und Tennessee-Eastman-Prozess ====
[[Datei:Monsanto-Prozess.svg|mini|hochkant|Monsanto-Prozess zur Herstellung von Essigsäure aus Methanol und Kohlenstoffmonoxid]]
Durch Umsetzung von Kohlenstoffmonoxid mit [[Methanol]] mittels gemischter [[Rhodium]]-Carbonyle wird im [[Monsanto-Prozess]] [[Essigsäure]] erhalten.<ref name="keim6">Wilhelm Keim, Arno Behr, Günther Schmitt: ''Grundlagen der Industriellen Chemie.'' Otto Salle Verlag, 1985, ISBN 3-7935-5490-2, S.&nbsp;241–243.</ref> Diese wird weiter zu [[Vinylacetat|Vinyl-]] und [[Celluloseacetat]] sowie Zwischenprodukten der chemischen Industrie weiterverarbeitet.

:<math>\mathrm{CH_3OH + CO \longrightarrow CH_3COOH}</math>

Durch die [[Carbonylierung]] von [[Methylacetat]] im Tennessee-Eastman-Prozess bildet sich [[Essigsäureanhydrid]].<ref>Joseph R. Zoeller, Victor H. Agreda, Steven L. Cook, Norma L. Lafferty, Stanley W. Polichnowski, David M. Pond: ''Eastman chemical company acetic anhydride process.'' In: ''[[Catalysis Today]].'' Band 13, 1992, S.&nbsp;73–91, [[doi:10.1016/0920-5861(92)80188-S]].</ref>

:<math>\mathrm{CH_3COOCH_3 + CO \longrightarrow (CH_3CO)_2O}</math>

==== Reppe-Chemie ====
Kohlenstoffmonoxid wird für [[Carbonyl]]ierungsreaktionen in der organischen Synthese verwendet. Unter Reppe-Chemie wird das Arbeiten mit [[Ethin|Acetylen]] unter erhöhtem Druck verstanden, wobei Metallcarbonyle und -carbonylwasserstoffe als Katalysator Verwendung finden.<ref name="Gossauer">A. Gossauer: ''Struktur und Reaktivität der Biomoleküle.'' Helvetica Chimica Acta, Zürich 2006, ISBN 3-906390-29-2, S.&nbsp;155.</ref> Eine wichtige Reaktion ist die [[Hydrocarboxylierung]], bei der Acetylen mit Kohlenstoffmonoxid und Wasser beziehungsweise einem Alkohol zur Herstellung von [[Acrylsäure]] und Acrylsäureestern verwendet wird:

: [[Datei:Reppe-chemistry-carbonmonoxide-01.png|450px|Hydrocarboxylierung von Acetylen]]
: [[Datei:Reppe-chemistry-carbonmonoxide-02.png|450px|Hydrocarboxylierung von Acetylen mit einem Alkohol]]

==== Koch-Säuren ====
Tertiäre [[Carbonsäure]]n, sogenannte Koch-Säuren, entstehen durch [[Koch-Reaktion]] von Kohlenstoffmonoxid mit [[Alkohole]]n oder [[Alkene]]n und Wasser unter [[Katalyse#Säure-Base-Katalyse|Säurekatalyse]] bei hohen Drücken und erhöhter Temperatur.

: [[Datei:Schemata-der-Koch-Reaktion V.svg|500px|Koch-Reaktion]]

Die chemische Industrie stellt pro Jahr etwa 150.000&nbsp;Tonnen Koch-Säuren her. Einige häufig industriell hergestellte Koch-Säuren sind [[Pivalinsäure]], [[2,2-Dimethylbuttersäure]] und [[2,2-Dimethylpentansäure]].<ref>Jürgen Falbe, Helmut Bahrmann: ''Homogene Katalyse in der Technik.'' In: ''Chemie in unserer Zeit.'' Band 15, 1981, S.&nbsp;37–45, [[doi:10.1002/ciuz.19810150203]].</ref>

=== Metallcarbonyle ===
{{Hauptartikel|Metallcarbonyle}}
Kohlenstoffmonoxid reagiert mit [[Übergangsmetalle]]n zu [[Metallcarbonyle]]n. Dabei handelt es sich um [[Komplexverbindung]]en, in denen Kohlenstoffmonoxid als [[Ligand]] fungiert. Die Metalle treten in diesen Verbindungen in der [[Oxidationszahl]] Null auf. Die Synthese des ersten homoleptischen Metallcarbonyl-Komplexes, des [[Nickeltetracarbonyl]]s, gelang [[Ludwig Mond]] bereits 1890.<ref>L. Mond, C. Langer, F. Quincke: ''Action of Carbony Monoxide on Nickel.'' In: ''[[J. Chem. Soc.]]'' 1890, 57, S.&nbsp;749–753 ([[doi:10.1039/CT8905700749]]).</ref> In den darauffolgenden Jahren gelang die Synthese einer Reihe weiterer Metallcarbonyle wie [[Eisenpentacarbonyl]], [[Dicobaltoctacarbonyl]] und [[Molybdänhexacarbonyl]].<ref>Ludwig Mond, Heinrich Hirtz, Matthewman Dalton Cowap: ''Note on a Volatile Compound of Cobalt With Carbon Monoxide.'' In: ''[[Chem. News]].'' Band&nbsp;98, 1908, S.&nbsp;165; ''Chem. Abs.'' Band&nbsp;2, 1908, S.&nbsp;3315.</ref> In vielen Bereichen der [[Metallorganische Chemie|metallorganischen Chemie]] nutzen Chemiker Metallcarbonyle als Schlüsselkomponenten, etwa zum Studium der chemischen Bindung und der gezielten Synthese metallorganischer Komplexe.

Die Metallcarbonyle finden weiterhin Verwendung in der organischen Synthese und als [[Katalysator]]en oder Katalysatorvorstufen in der [[Chemische Industrie|chemischen Industrie]]. Der Kohlenstoffmonoxidligand kann dazu durch andere, maßgeschneiderte Liganden, etwa das wasserlösliche [[Tris(natrium-meta-sulfonatophenyl)phosphan|Tris(natrium-''meta''-sulfonatophenyl)phosphan]], ersetzt werden und damit gezielt an die Anforderungen technischer Prozesse, wie des [[Hydroformylierung#Ruhrchemie/Rhône-Poulenc-Verfahren|Ruhrchemie/Rhône-Poulenc-Verfahrens]], angepasst werden.<ref>Dirk Steinborn: ''Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse.'' Teubner, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8351-0088-6, S.&nbsp;83.</ref>

=== Phosgenherstellung ===
[[Phosgen]] wird unter [[Katalysator|katalytischem]] Einfluss von [[Aktivkohle]] aus Kohlenstoffmonoxid und [[Chlor]] hergestellt:

:<math>\mathrm{CO} + \mathrm{Cl_2} \longrightarrow \mathrm{COCl_2}</math>

Phosgen ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die Herstellung von [[Methylendiisocyanate]]n und [[Toluol-2,4-diisocyanat]]. Mit [[Diole]]n reagiert es unter [[Polykondensation]] zu [[Polycarbonate]]n.<ref name="keim4">Wilhelm Keim, Arno Behr, Günther Schmitt: ''Grundlagen der Industriellen Chemie.'' Otto Salle Verlag, 1985, ISBN 3-7935-5490-2, S.&nbsp;391.</ref>

=== Reduktionsmittel ===
{{Hauptartikel|Hochofen}}
Im [[Hochofen]] dient es als [[Reduktionsmittel]] für [[Eisenerz]] nach der Bruttoformel:

:<math>\mathrm{ Fe_3O_4 + 4 \ CO \longrightarrow \ 3 \ Fe + 4 \ CO_2}</math>

Das Kohlenstoffmonoxid wird nicht als Gas zugesetzt, sondern entsteht im Hochofen aus der Verbrennung von Koks und durch die nachfolgende Boudouard-Reaktion sowie über die Reaktion von heißem Koks mit Wasser unter Freisetzung von Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff. Durch die Reduktion der Eisenerze und der Oxide der Eisenbegleiter [[Mangan]], [[Silicium]] und [[Phosphor]] wird Kohlenstoffmonoxid zum -dioxid oxidiert.

Das reduzierte Eisen nimmt aus dem Kohlenstoffmonoxid Kohlenstoff auf und wird zu Fe<sub>3</sub>C, dem sogenannten [[Zementit]], wodurch der Schmelzpunkt von 1538&nbsp;°C auf etwa 1300 bis 1400&nbsp;°C sinkt.<ref>Günther Neroth, Dieter Vollenschaar: ''Eisen und Stahl.'' In: ''Wendehorst Baustoffkunde.'' Verlag Vieweg+Teubner, 2011, ISBN 978-3-8351-0225-5, S.&nbsp;637–702.</ref>

:<math>\mathrm{3 \ Fe + 2 \ CO \longrightarrow Fe_3 C + CO_2}</math>

In den dem Hochofen vorgeschalteten [[Winderhitzer]]n wird das im [[Gichtgas]] enthaltene Kohlenstoffmonoxid verbrannt:

:<math>\mathrm{CO} + \tfrac{1}{2} \; \mathrm{O_2} \longrightarrow \mathrm{CO_2} \quad \Delta H^0 = -283 \; \mathrm{kJ/mol}</math><ref name="CRC90_5_70">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Heat of Combustion|Kapitel=5|Startseite=70}}</ref>

=== Mond-Prozess und Carbonyleisen ===
[[Datei:Nickel kugeln.jpg|mini|hochkant|Nickelkugeln, aus dem Mondprozess]]
Das [[Mond-Verfahren]] verwendet Kohlenstoffmonoxid zur Reinigung des Metalls [[Nickel]] unter Bildung und Zerfall von [[Nickeltetracarbonyl]] in einer [[Chemische Transportreaktion|chemischen Transportreaktion]]. Das Verfahren wurde im Jahr 1890 von [[Ludwig Mond]] entwickelt.<ref>L. Mond, C. Langer, F. Quincke: ''Action of Carbony Monoxide on Nickel.'' In: ''[[J. Chem. Soc.]]'' Band 57, 1890, S.&nbsp;749–753, [[doi:10.1039/CT8905700749]].</ref> Der Prozess ist geeignet, um aus Nickeloxiden reines Nickelmetall herzustellen. Im ersten Schritt werden dazu die Oxide mit Wasserstoff zum Metall reduziert und danach bei 40 bis 60&nbsp;°C mit Kohlenstoffmonoxid in das flüchtige [[Metallcarbonyle|Metallcarbonyl]] Nickeltetracarbonyl überführt. Dieses kann von den anderen Erzbestandteilen abdestilliert werden. Bei Temperaturen von 150 bis 300&nbsp;°C zerfällt das Metallcarbonyl wieder in das reine Metall und Kohlenstoffmonoxid.<ref>Eckard Amelingmeier u.&nbsp;a.: ''RÖMPP Lexikon Chemie.'' Band 4, 10. Auflage, 1996–1999, Georg Thieme Verlag, ISBN 978-3-13-200031-5, S.&nbsp;2008.</ref> Nach einem verwandten Verfahren lässt sich [[Carbonyleisen]] aus [[Eisenpentacarbonyl]] herstellen.

=== Lebensmitteltechnologie ===
Bei der Behandlung von Fleisch und Fisch lässt sich eine intensive rote [[Fleischfarbe]] durch die Behandlung mit niedrigen Konzentrationen von Kohlenstoffmonoxid erzielen. Durch die Bindung von Kohlenstoffmonoxid und [[Myoglobin]] entsteht ein kirschroter [[Carboxymyoglobin]]komplex. Es wird dadurch optisch eine nicht mehr vorhandene [[Frische]] vorgetäuscht.<ref>[[Niedersächsisches Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit]]: [http://www.laves.niedersachsen.de/startseite/lebensmittel/lebensmittelgruppen/fisch_fischerzeugnisse/ein-fisch-sieht-rot-73491.html Ein Fisch sieht rot - Behandlung, Lagerung und Transport von frischem Fisch]</ref> Als Ersatzstoff wurde vom Basler Kantonslabor bei [[Thunfische]]n bereits der Einsatz von [[Nitrite|Nitrit]] nachgewiesen.<ref>{{Internetquelle |autor=Gesundheitsdepartement des Kantons Basel-Stadt |url=https://www.gd.bs.ch/nm/2019-illegales-faerben-von-thunfischfleisch-gd.html |titel=Illegales Färben von Thunfischfleisch |werk=[[Kanton Basel-Stadt|gd.bs.ch]] |datum=2019-05-28 |abruf=2019-05-28}}</ref> Kohlenstoffmonoxid als Komponente einer [[Modified Atmosphere Packaging|Schutzgasverpackung]] ist in der Europäischen Union nicht zugelassen.

=== Sonstige Verwendungen ===
Adsorbiertes Kohlenstoffmonoxid findet vielfältige Verwendung in der Charakterisierung von [[Heterogene Katalyse|heterogenen Kontakten]] und anderen Oberflächen. Neben der Bestimmung der [[Dispersion (Chemie)|Dispersion]] von aktiven Metallzentren über [[Chemisorption]] dienen Untersuchungen von adsorbiertem Kohlenstoffmonoxid mit [[Oberflächenchemie#Oberflächensensitive Methoden|oberflächensensitiven Methoden]] der industriellen und der [[Grundlagenforschung]] in der [[Halbleitertechnik]], der [[Brennstoffzelle]]n- und der [[Materialforschung]].<ref>Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer: ''Lehrbuch der Experimentalphysik, Band&nbsp;6. Festkörper.'' Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5, S.&nbsp;335–336.</ref> In der [[Metallorganische Chemie|metallorganischen Chemie]] liefert die Untersuchung von Kohlenstoffmonoxidliganden mittels Infrarotspektroskopie vielfältige Informationen, etwa über die Bindungsmodi des Kohlenstoffmonoxids, die Komplexgeometrie und die Ladung des Komplexes. Bei heteroleptischen [[Metallcarbonyle]]n liefert die Infrarotspektroskopie außerdem Informationen über die Eigenschaften und Bindungsverhältnisse des zum Kohlenstoffmonoxid [[Trans-Effekt|trans-ständigen Liganden]].<ref>K. Veera Reddy: ''Symmetry and Spectroscopy of Molecules.'' New Age Science Ltd., 2005, ISBN 81-224-1142-8, S.&nbsp;381.</ref>

In [[Pelztierfarm]]en werden Kohlenstoffmonoxid und [[Kohlenstoffdioxid|-dioxid]] zum Ersticken der [[Nerze]] verwendet, damit der [[Pelz]] möglichst wenig Schaden nimmt.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.vu-wien.ac.at/vetrecht/N/VOPelztiere.htm#T%C3%B6tung |titel=''Verordnung über die Haltung von Pelztieren'' |titelerg=§&nbsp;6 ''Tötung'' |datum=1998-09-29 |abruf=2014-08-29 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20120708061935/http://www.vu-wien.ac.at/vetrecht/N/VOPelztiere.htm#T%C3%B6tung |archiv-datum=2012-07-08 |offline=1}}</ref>

[[Stadtgas]], das bei der [[Verkokung]] von [[Steinkohle]] anfiel, bestand zu etwa 9 bis 10 % aus Kohlenstoffmonoxid. Pro Tonne [[Kohle]] wurden durch die Verkokung etwa 350&nbsp;m³ Rohgas gewonnen.<ref>Karl-Heinz Schmidt, Ingo Romey, Fritz Mensch: ''Kohle, Erdöl, Erdgas: Chemie und Technik.'' Vogel Verlag, 1981, ISBN 3-8023-0684-8, S.&nbsp;152.</ref> Dieses wurde nach der Gaswäsche in [[Gasbehälter|Gasometern]] gespeichert und mit [[Diphosphan]] [[Odorierung|odoriert]], bevor es in das Gasnetz abgegeben wurde. Das Stadtgas wurde zunächst für die Straßenbeleuchtung mittels [[Gaslaterne]]n benutzt, daher stammt der Name [[Leuchtgas]]. Etwa ab 1910 etablierte sich die Nutzung für Koch- und Heizzwecke in Privathäusern. In den 1970er Jahren wurde das Stadtgas weitgehend durch das ungiftige [[Erdgas]] ersetzt.

In der NS-Zeit wurde Kohlenstoffmonoxid bei Massentötungen der [[Aktion T4]] im Rahmen der Euthanasie und „Tötung unwerten Lebens“ erstmals verwendet, bei denen vor allem psychisch kranke Menschen ermordet wurden. In einigen NS-Vernichtungslagern, beispielsweise im [[KZ Majdanek]], wurde Kohlenstoffmonoxid später zur Massentötung in Gaskammern oder Gaswagen eingesetzt (entweder als Bestandteil von Verbrennungsmotorabgasen oder als reines CO aus Druckgasflaschen).<ref>Matthias Felsch: ''Aktion T4, Die erste Phase der Euthanasie im Nationalsozialismus'', München 2003.</ref><ref>Barbara Schwindt: ''Das Konzentrations- und Vernichtungslager Majdanek: Funktionswandel im Kontext der „Endlösung“'', Verlag Königshausen u. Neumann, 2005, S.&nbsp;161&nbsp;f.</ref>

[[Sportmediziner]] haben 2020 herausgefunden, dass sich bei [[Sportler]]n, die über drei Wochen fünf Mal am Tag kleine Dosen Kohlenmonoxid einatmen, zusätzliches [[Hämoglobin]] bildet<ref>{{Internetquelle|url=https://www.mdr.de/wissen/kohlenmonoxid-tour-de-france-olympia-doping-neue-debatte-sport-100.html|titel=MDR: Stärker als Epo: Leistungssteigerung mit Kohlenmonoxid|sprache=de|abruf=2025-02-08}}</ref> analog zur Wirkung im Höhentrainingslager. Ob sich dabei um [[Doping#Erhöhung_der_Transportkapazität_für_Sauerstoff|Doping]] handelt, ist Gegenstand aktueller Diskussionen.

== Toxizität ==
=== Allgemeines ===
[[Datei:Co monitor.JPG|mini|hochkant|[[CO-Oxymeter]], das optisch CO-Vergiftungen detektieren kann]]
{{Hauptartikel|Kohlenstoffmonoxidvergiftung}}
Kohlenstoffmonoxid ist ein gefährliches [[Atemgift]], da es leicht über die Lunge aufgenommen wird. Da das Gas farb-, geruch- und geschmacklos und nicht [[Reizende Stoffe|reizend]] ist, wird es kaum wahrgenommen. Das individuelle Toleranzlevel variiert.<ref name="Toxicology2000-raub">{{Literatur |Autor=J. A. Raub, M. Mathieu-Nolf, N. B. Hampson, S. R. Thom |Titel=Carbon monoxide poisoning-a public health perspective |Sammelwerk=[[Toxicology]] |Band=145 |Nummer=1 |Datum=2000-04 |Seiten=1–14 |DOI=10.1016/S0300-483X(99)00217-6 |PMID=10771127 |Sprache=en }}</ref> Im Laufe der Jahre kam es immer wieder zu spektakulären Unfällen mit Kohlenstoffmonoxid, etwa dem [[Eisenbahnunfall von Balvano]] (1944) oder dem [[Kellogg (Idaho)#Geschichte|Bergwerksunglück von Kellogg]] (1972), bei denen es zum Teil hunderte Todesfälle zu beklagen gab.

Wenn es über die Lunge in den Blutkreislauf gelangt ist, verbindet es sich mit dem zentralen Eisenatom des [[Hämoglobin]]s und behindert so den Sauerstofftransport im Blut, was zum Tod durch [[Erstickung]] führen kann. Symptome einer leichten Vergiftung sind [[Kopfschmerz]]en, [[Vertigo|Schwindel]] und grippeähnliche Symptome. Höhere Dosen wirken signifikant toxisch auf das [[Zentralnervensystem]] und das Herz. Kohlenstoffmonoxid gilt als Ursache für mehr als die Hälfte aller tödlichen Vergiftungen weltweit.<ref>Maria E. Stefanidou, Constantine P. Maravelias, Artemis A. Dona, Constantine M. Pistos, Chara A. Spiliopoulou, Sotirios A. Athanaselis: ''Carbon Monoxide-Related Deaths in Greece.'' In: ''[[The American Journal of Forensic Medicine and Pathology]].'' Band 33, 2012, S.&nbsp;128–131, [[doi:10.1097/PAF.0b013e318252eca9]].</ref> In den [[Vereinigte Staaten|Vereinigten Staaten]] starben laut einer Studie zwischen 1979 und 1988 über 56.000 Menschen an einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung, wobei in mehr als 25.000 Fällen die Vergiftung in [[Suizid durch Kohlenmonoxidvergiftung|Suizidabsicht]] erfolgte. Über 15.000 Fälle standen in Zusammenhang mit Bränden, und in mehr als 11.000 Fällen handelte es sich um unbeabsichtigte, nicht mit Bränden zusammenhängende Todesfälle.<ref name="jama">Nathaniel Cobb: ''Unintentional Carbon Monoxide-Related Deaths in the United States, 1979 Through 1988.'' In: ''[[Journal of the American Medical Association|JAMA]]: The Journal of the American Medical Association.'' Band 266, 1991, S.&nbsp;659, [[doi:10.1001/jama.1991.03470050059023]].</ref> Die Zahl der unbeabsichtigten Vergiftungen durch Automobilabgase ist durch den verbreiteten Einsatz von [[Drei-Wege-Katalysator]]en stark rückläufig.<ref name="jama" /> Dennoch führten nicht auf Feuer zurückzuführende Vergiftungen mit Kohlenstoffmonoxid in den USA im Jahr 2011 zu etwa 15.000 Behandlungen in Krankenhaus-Notaufnahmen und 500 Todesfällen.<ref>Jorge A. Guzman: ''Carbon Monoxide Poisoning.'' In: ''[[Critical Care Clinics]].'' Band 28, 2012, S.&nbsp;537–548, [[doi:10.1016/j.ccc.2012.07.007]].</ref> In Deutschland gibt es seit dem 1.&nbsp;August 1990 eine Meldepflicht für Kohlenstoffmonoxidvergiftungen. Von diesem Stichtag bis zum 31.&nbsp;Dezember 2008 wurden dem [[Bundesinstitut für Risikobewertung]] über 57.000 ärztliche Mitteilungen zu Vergiftungen oder Verdachtsfällen gemeldet, also etwa 3000 pro Jahr.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.bfr.bund.de/de/presseinformation/2010/03/kohlenmonoxid_vergiftungen_im_innenraum_nehmen_zu-32566.html |titel=Kohlenmonoxid-Vergiftungen im Innenraum nehmen zu |hrsg=Bundesinstitut für Risikobewertung |datum=2010-02-03 |abruf=2014-08-09}}</ref>

=== Wirkung ===
[[Datei:CO toxicity symptoms (de).jpg|mini|hochkant|Symptome einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung]]
Der prozentuale Anteil des im Blut mit Kohlenstoffmonoxid belegten Hämoglobins wird auch als ''COHb'' abgekürzt ''(Kohlenstoffmonoxid-Hämoglobin)''. Für gesunde Erwachsene besteht nach älteren Studien auch bei Dauerbelastung von acht Stunden täglich bei Konzentrationen bis 115&nbsp;[[Parts per million|ppm]] keine Gefahr; es entstehen lediglich Konzentrationen von 4 %&nbsp;''COHb'' bei Nichtrauchern und 7,6 % bei [[Tabakrauchen|Rauchern]]. Neuere Studien belegen jedoch, dass bei Risikogruppen mit [[Herz-Kreislauf-Erkrankung]]en schon Belastungen ab 2,7 % Krankheitssymptome verstärken können.<ref name="GESTIS" /> Bei höheren chronischen Belastungen über 150 bis 300&nbsp;ppm entstehen Schwindelgefühle, Schläfrigkeit, Übelkeit und Erbrechen. Zu akut tödlich wirkenden Mengen des Gases ''([[Letale Konzentration|LC<sub>50</sub>]])''<ref name="GESTIS" /> siehe Infobox (oben). [[Schwerhörigkeit]] wird bei CO-Belastung um bis zu 50 % verstärkt. Andere Quellen, die sich auf neuere Studien beziehen, gehen jedoch davon aus, dass bereits Werte von 2–5 %&nbsp;''COHb'' zu ersten Symptomen führen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.umad.de/infos/wirkungen/kohlenmonoxid.htm |titel=Kohlenmonoxid |abruf=2014-08-29}}</ref> Zum Beispiel stören schon, kaum merklich, 2 %&nbsp;''COHb'' die Zeitempfindung.<ref>Markus Fritz: ''Klipp und klar. 100&nbsp;×&nbsp;Umwelt.'' Bibliographisches Institut AG, Mannheim 1977, ISBN 3-411-01706-6, S.&nbsp;18.</ref> Bei COHb-Werten von unter 20 % treten Müdigkeit, [[Kopfschmerz]]en, [[Tachykardie|Herzrasen]] und [[Sehstörung]]en auf. Im Bereich von 20 bis 30 % sind Symptome wie [[Benommenheit]], [[Vertigo|Schwindel]] und Muskelschwäche bekannt.<ref name="wirth">Ingo Wirth, Hansjörg Strauch: ''Rechtsmedizin: Grundwissen für die Ermittlungspraxis.'' Verlag Kriminalistik, 2012, ISBN 978-3-7832-0021-8, S.&nbsp;196–198.</ref> Im Bereich von 30 bis 50 %&nbsp;COHb treten [[Übelkeit]], [[Erbrechen]], [[Konzentrationsstörung]]en, [[Tinnitus|Ohrensausen]], Bewusstseinsverlust und [[Synkope (Medizin)|Kreislaufkollaps]] auf. Die Haut färbt sich rosa.<ref name="wirth" /> Ab einem COHb-Wert von 50 % tritt eine tiefe Bewusstlosigkeit ein, begleitet von Krämpfen und Atemstörungen. Es herrscht dann akute Lebensgefahr. Der Tod tritt ein bei COHb-Werten von 60 bis 70 %. Etwa 85 % des eingeatmeten Kohlenstoffmonoxids sind im Blut gebunden, die restlichen 15 % sind im [[Myoglobin]] als kirschrotes [[Carboxymyoglobin]] gebunden.<ref name="wirth" />

Die individuelle Kohlenstoffmonoxidtoleranz wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, wie die ausgeführte Tätigkeit, die [[Atemfrequenz]], Vorschädigungen oder Erkrankungen ([[Blutkreislauf]], [[Anämie]] oder [[Sichelzellenanämie]]). Andere Faktoren sind der [[Atmosphärendruck]] oder der [[Grundumsatz]].<ref>{{Literatur |Autor=G. S. Lipman |Titel=Carbon monoxide toxicity at high altitude |Sammelwerk=Wilderness & Environmental Medicine |Band=17 |Nummer=2 |Datum=2006 |Seiten=144–145 |PMID=16805152 |Sprache=en }}</ref><ref>{{Inchem |Typ=ehc |ID=ehc213 |Name=Carbon Monoxide |Abruf=2014-11-29}}</ref>

Kohlenstoffmonoxid bindet etwa 250 bis 325-mal stärker an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin als [[Sauerstoff]], bei einem Kohlenstoffmonoxidanteil von 0,1 % in der Atem[[luft]] wird also etwa die Hälfte der roten Blutkörperchen deaktiviert. Die Giftwirkung des Kohlenstoffmonoxids wird durch die Proteinumgebung des [[Häm]]s im Hämoglobin gemindert, so bindet Kohlenstoffmonoxid an ein ungehindertes Häm etwa 26.000-mal stärker als Sauerstoff. Als Ursache wird angenommen, dass in der Enzymtasche zu wenig Platz ist, um die vom Kohlenstoffmonoxid bevorzugte lineare Fe-C-O-Geometrie zu erlauben, die vom Disauerstoff bevorzugte gewinkelte Koordination wird dagegen nicht behindert.<ref>J. P. Collman, J. I. Brauman, T. R. Halbert, K. S. Suslick: ''Nature of O<sub>2</sub> and CO Binding to Metalloporphyrins and Heme Proteins.'' In: ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences]] (PNAS).'' Band 73, Nr. 10, Oktober 1976, S.&nbsp;3333–3337, {{PMC|431107}}.</ref> Bei einem Atemluftanteil von etwa 0,5&nbsp;Vol.-% tritt der Tod binnen weniger Minuten ein.<ref>Klaus Ellinger, Harald Genzwürker (Hrsg.): ''Kursbuch Notfallmedizin. Orientiert am bundeseinheitlichen Curriculum Zusatzbezeichnung Notfallmedizin.'' Deutscher Ärzte-Verlag, 2011, ISBN 978-3-7691-0613-8, S.&nbsp;620.</ref><ref>Hu & [[Frank E. Speizer|Speizer]]: ''Environmental and occupational hazards. Carbon Monoxide.'' In: ''Harrison’s Principles of Internal Medicine.'' 14. Auflage. McGraw-Hill, New York City, S.&nbsp;2533.</ref> Die Eliminationshalbwertszeit des Kohlenstoffmonoxids aus dem Blut beträgt 2 bis 6,5&nbsp;Stunden,<ref name="GESTIS" /> abhängig von der aufgenommenen Menge an Kohlenstoffmonoxid und der Ventilationsrate des betroffenen Menschen.

=== Folgeschäden ===
Neben der akuten Vergiftung zeigen sich Folgeschäden. Kohlenstoffmonoxid hat schwerwiegende negative Effekte auf die Fötenentwicklung. Chronische [[Exposition (Medizin)|Exposition]] niedriger Kohlenstoffmonoxidkonzentrationen kann zu [[Depression]]en führen. Im Mittel gelten Belastungen von mehr als 100&nbsp;ppm als gesundheitsgefährdend. Der [[Arbeitsplatzgrenzwert]] (AGW&nbsp;– früher: MAK-Wert) beträgt 20&nbsp;ppm.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.baua.de/DE/Angebote/Regelwerk/TRGS/pdf/TRGS-900.pdf?__blob=publicationFile&v=6 |titel=TRGS 900 Arbeitsplatzgrenzwerte |hrsg=auf den Seiten der BAUA |datum=2024 |abruf=14.06.2024}}</ref> Kohlenstoffmonoxid kann durch Herzschädigung die Lebenserwartung mindern.<ref>{{Literatur |Autor=C. R. Henry, D. Satran, B. Lindgren, C. Adkinson, C. I. Nicholson, T. D. Henry |Titel=Myocardial Injury and Long-term Mortality Following Moderate to Severe Carbon Monoxide Poisoning |Sammelwerk=JAMA |Band=295 |Nummer=4 |Datum=2006-01 |Seiten=398–402 |DOI=10.1001/jama.295.4.398 |PMID=16434630 |Sprache=en }}</ref> Eine beruflich bedingte Kohlenstoffmonoxidvergiftung ist als [[Berufskrankheit]] anerkannt. Zwischen 2005 und 2008 wurden laut den Berichten des [[Bundesministerium für Arbeit und Soziales|Bundesministeriums für Arbeit und Soziales]] etwa 126 Erkrankungen durch Kohlenstoffmonoxid pro Jahr gemeldet.<ref>{{AWMF|http://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/002-018.html|Arbeit unter Einwirkung von Kohlenoxid (Kohlenmonoxid)|S1|Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin|2011}}</ref>

2021 hat die [[Weltgesundheitsorganisation]] ihre Luftgüte-Richtlinie nach unten hin angepasst. Die neue Empfehlung bei Kohlenstoffmonoxid liegt bei 4&nbsp;mg/m<sup>3</sup> im 24-Stunden-Mittel.<ref>WHO: [https://apps.who.int/iris/handle/10665/345329 WHO global air quality guidelines: particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide.]</ref>

=== Diagnostik ===
Durch die Bindung des Kohlenstoffmonoxids an Hämoglobin werden konventionelle [[Pulsoxymetrie|Pulsoxymeter]] getäuscht und geben fälschlich hohe Sauerstoffsättigungsraten an. Mit neueren 7-Wellenlängen-Pulsoxymetern kann jedoch auch der CO-gesättigte Anteil des Hämoglobins detektiert werden.<ref>M. Coulange, A. Barthelemy, F. Hug, A. L. Thierry, L. De Haro: ''Reliability of new pulse CO-oximeter in victims of carbon monoxide poisoning.'' In: ''[[Undersea Hyperb Med.]]'' Band 35, Nr. 2, März–April 2008, S.&nbsp;107–111, PMID 18500075.</ref> Die äußerlichen Anzeichen einer [[Kohlenstoffmonoxidvergiftung]] sind [[kirschrot]]e [[Schleimhaut|Schleimhäute]]. Nach neueren Untersuchungen mit hohen Fallzahlen (231&nbsp;Patienten) ist dieses klinische Zeichen insbesondere bei leichteren Vergiftungsformen selten anzutreffen.<ref name="CEVIK-2006-INTJCLINPRACT">A. A. Cevik u.&nbsp;a.: ''Interrelation between the PSS, CO-Hb levels and in-hospital clinical course of CO poisoning.'' In: ''[[The International Journal of Clinical Practice]].'' Band 60, Nr. 12, 2006, S.&nbsp;1558–1564, PMID 16918999.</ref> Die Farbe ist ein Resultat der tiefroten Hämoglobin-Kohlenstoffmonoxid-[[Charge-Transfer-Komplex]]e. Ferner können die nach dem Tod bei der Leiche auftretenden [[Totenflecke]] (Livores) durch diesen Mechanismus ebenfalls leuchtend rot gefärbt sein und somit einen Hinweis auf eine Kohlenstoffmonoxidvergiftung geben.

=== Therapie ===
Patienten mit einer ausgeprägten Kohlenstoffmonoxidvergiftung werden im Allgemeinen [[Endotracheale Intubation|intubiert]] und mit positiv endexpiratorischem Druck ([[PEEP]]) und 100 % [[Sauerstoff]] beatmet. Durch das deutlich erhöhte Sauerstoffangebot wird das Kohlenstoffmonoxid vom Hämoglobin verdrängt. Auch eine [[hyperbare Oxygenierung]] kann erwogen werden.<ref>Weaver u.&nbsp;a.: ''Carbon monoxide poisoning: risk factors for cognitive sequelae and the role of hyperbaric oxygen.'' In: ''[[American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine]].'' Band 176, Nr. 5, 2007, S.&nbsp;491–497, PMID 17496229.</ref><ref>Weaver u.&nbsp;a. ''Hyperbaric oxygen for acute carbon monoxide poisoning.'' In: ''[[The New England Journal of Medicine]].'' Band 347, Nr. 14, Oktober 2002, S.&nbsp;1057–1067, PMID 12362006.</ref>

Die [[Halbwertszeit]], mit der die erhöhte CO-Konzentration im Blut (CO-[[Hämoglobin|Hb]]-Wert) durch Abatmen in Frischluft sinkt, beträgt etwa 3–8 Stunden.<ref>[http://www.apotheken-raucherberatung.ch/de/startseite/rauchstopp/raucherberatung/kohlenmonoxid-atemtest.html Raucherberatung in der Apotheke – Nationales Rauchstopp-Programm] Bern, 2008 ... 16. Oktober 2014, abgerufen am 30. März 2017. – HWZ: 3–6 Stunden, im Schlaf 4–8 h.</ref> Die Halbwertszeit kann durch forcierte Sauerstofftherapie (Hyperventilation mit reinem Sauerstoff mittels orotrachealer Intubation) auf bis zu 45 Minuten gesenkt werden.<ref>Daunderer: [http://bleedfree.eu/wp-content/uploads/2015/10/kohlenmonoxid.pdf Klinische Toxikologie – Gase: Kohlenmonoxid HI-4.3] 33. Erg-Lfg. 1/88 (1988), abgerufen am 30. März 2017.</ref>

== Biologische Bedeutung ==
=== Mensch ===
Beim Menschen liegt der Anteil des im Blut mit Kohlenstoffmonoxid belegten Hämoglobins ''COHb'' im venösen Blut zwischen 0,7 und 1,1 %, wovon etwa 0,5 % [[endogen]] produziert werden. Ein erhöhter Kohlenstoffmonoxid-Spiegel in den Zellen führt zur bis zu 1000-fach verstärkten Ausschüttung des [[Glykoproteine|Glykoproteins]] [[Erythropoetin]] ''(EPO)''.<ref name="gebhard">{{Literatur |Autor=[[Cathérine Gebhard|Cathérine Simone Gebhard]] |Titel=Untersuchungen zur Regulation der Kohlenmonoxid-bedingten Stimulation der Erythropoetinsekretion bei der Ratte |Ort=Tübingen |Datum=2007 |Kommentar=Dissertation |DNB=983723877 |URN=nbn:de:bsz:21-opus-27538}}</ref>

==== Botenstoff ====
Das [[Enzym]] [[Hämoxygenase]] baut [[Häme (Stoffgruppe)|Häm]]-Verbindungen, die vorwiegend aus [[Hämoglobin]] stammen, unter Freisetzung von Kohlenstoffmonoxid ab. Dieses Enzym sowie eine [[Guanylylcyclase|Guanylatcyclase]], die von Kohlenstoffmonoxid reguliert wird, konnten im Geruchszentrum des menschlichen Gehirns und im [[Riechkolben|Bulbus olfactorius]] nachgewiesen werden. Demnach könnte Kohlenstoffmonoxid als gasförmiger [[Botenstoff]] (siehe [[Gasotransmitter]]) für den Geruchssinn dienen. Die aktivierte Guanylatcyclase setzt den [[Second Messenger|sekundären Botenstoff]] [[Cyclisches Guanosinmonophosphat|cGMP]] frei.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.spektrum.de/lexikon/neurowissenschaft/kohlenmonoxid/6585 |titel=Kohlenmonoxid |werk=Lexikon der Neurologie |abruf=2014-08-29}}</ref> Neben Kohlenstoffmonoxid, cGMP und [[Cyclisches Adenosinmonophosphat|cAMP]] wird auch [[Stickstoffmonoxid]] als ''Second Messenger'' betrachtet.<ref>P. Weydt: ''Rezeptorvermittelte Kalziumsignale in kultivierten humanen Gliomzellen.'' [[Tectum Verlag]], 2000, ISBN 3-8288-8137-8, S.&nbsp;14.</ref> Sowohl Stickstoff- als auch Kohlenstoffmonoxid können als extrem niedermolekulare, wasserlösliche Gase sehr schnell und relativ unbehindert [[Biomembran]]en durchdringen und dienen deshalb als [[Neurotransmitter]] bei der Übertragung von Informationen aus dem ''primären'' oder ''sensorischen'' in das ''sekundäre'' oder ''Langzeit[[gedächtnis]]'' durch das [[Limbisches System|limbische System]].<ref>R. F. Schmidt, F. Lang: ''Physiologie des Menschen. Lernen und Gedächtnis.'' [[Springer Science+Business Media|Springer-Verlag]], ISBN 978-3-540-32908-4, S.&nbsp;225.</ref><ref>P. A. Berg: ''Chronisches Müdigkeits- und Fibromyalgiesyndrom.'' Springer-Verlag, 2003, ISBN 3-540-44194-8, S.&nbsp;37.</ref>

==== Entzündungshemmende Eigenschaften ====
Kohlenstoffmonoxid besitzt bei chronischer [[Colitis ulcerosa|Darmentzündung]] eine entzündungshemmende Wirkung, was die vorher rätselhafte Tatsache erklärt, dass Raucher wesentlich seltener an ''[[Colitis ulcerosa]]'' erkranken als Nichtraucher.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.abendblatt.de/ratgeber/wissen/medizin/article107071176/Das-Gute-am-Kohlenmonoxid.html |titel=Das „Gute“ am Kohlenmonoxid |titelerg=Immunologie: Entzündungshemmende Wirkung im Darm |werk=Hamburger Abendblatt |datum=2005-12-24 |abruf=2014-08-29}}</ref><ref>Refaat A. F. Hegazi, Kavitha N. Rao, Aqila Mayle, Antonia R. Sepulveda, Leo E. Otterbein, Scott E. Plevy: ''Carbon monoxide ameliorates chronic murine colitis through a heme oxygenase 1–dependent pathway.'' In: ''Journal of Experimental Medicine.'' Band 202, 2005, S.&nbsp;1703–1713, [[doi:10.1084/jem.20051047]].</ref> Auch nach Lungentransplantationen verhindert eine inhalative, gering dosierte Gabe von Kohlenstoffmonoxid einen Schaden durch [[Ischämie]] oder [[Perfusion|Reperfusion]].<ref name="gebhard" />
Werden Nieren, die zur Transplantation vorgesehen sind, in einer Lösung aufbewahrt, die Kohlenstoffmonoxid in geringer Konzentration enthält, wird der ansonsten zu beobachtende Anstieg an freiem [[Häm]] und Abfall an [[Cytochrom P450]] gehemmt und so eine zellschädigende [[Lipidperoxidation]] vermindert.<ref name="Nakao2008">{{Literatur |Autor=Atsunori Nakao, Gaetano Faleo, Hiroko Shimizu, Kiichi Nakahira, Junichi Kohmoto, Ryujiro Sugimoto, Augustine M. K. Choi, Kenneth R. McCurry, Toru Takahashi, Noriko Murase |Titel=Ex vivo carbon monoxide prevents cytochrome P450 degradation and ischemia//reperfusion injury of kidney grafts |Sammelwerk=[[Kidney International]] |Band=74 |Datum=2008 |Seiten=1009–1016 |PMID=11035334 |Sprache=en }}</ref> Günstige Wirkungen von Kohlenstoffmonoxid wurden zudem beschrieben in Tiermodellen von [[Sepsis|septischem Schock]], [[Darmverschluss]] (Ileus) und [[Arteriosklerose]].<ref>{{Literatur |Autor=Atsunori Nakao, Augustine M. K. Choi, Noriko Murase |Titel=Protective effect of carbon monoxide in transplantation |Sammelwerk=Journal of Cellular and Molecular Medicine |Band=10 |Nummer=3 |Datum=2006-06-01 |Seiten=650–671 |DOI=10.1111/j.1582-4934.2006.tb00426.x |PMID=16989726 |Sprache=en }}</ref>
Bei Frauen mit [[Schwangerschaftshypertonie]] und [[Präeklampsie|Schwangerschaftsvergiftung (Präeklampsie)]] ist die Kohlenstoffmonoxidkonzentration in der Ausatemluft vermindert.<ref>{{Literatur |Autor=M. Baum |Titel=End-tidal carbon monoxide measurements in women with pregnancy-induced hypertension and preeclampsia |Sammelwerk=American Journal of Obstetrics and Gynecology |Band=183 |Nummer=4 |Datum=2000-10 |Seiten=900–903 |DOI=10.1067/mob.2000.109047 |PMID=11035334}}</ref>
Raucherinnen haben ein vermindertes Risiko, an Präeklampsie zu erkranken.<ref>{{Literatur |Autor=S. Bainbridge, E. Sidle, G. Smith |Titel=Direct placental effects of cigarette smoke protect women from pre-eclampsia: the specific roles of carbon monoxide and antioxidant systems in the placenta |Sammelwerk=[[Medical Hypotheses]] |Band=64 |Nummer=1 |Datum=2005 |DOI=10.1016/j.mehy.2004.06.019 |PMID=15533604 |Seiten=17–27 |Sprache=en }}</ref>
Medikamente, die kontrollierte Mengen an Kohlenstoffmonoxid transportieren und freisetzen können, befinden sich in der Entwicklung.<ref>{{Literatur |Autor=Roberta Foresti, Mohamed G. Bani-Hani, Roberto Motterlini |Titel=Use of carbon monoxide as a therapeutic agent: promises and challenges |Sammelwerk=Intensive Care Medicine |Band=34 |Nummer=4 |Datum=2008-04 |Seiten=649–658 |DOI=10.1007/s00134-008-1011-1 |PMID=18286265 |Sprache=en }}</ref>

=== Anaerobe Atmung bei Archaeen ===
In der Methanbildung ([[Methanogenese]]) wird Kohlenstoffmonoxid von wenigen [[Archaeen]] als [[Substrat (Biochemie)|Substrat]] für die [[Anaerobie#Anaerobe Atmung|anaerobe Atmung]] verwendet.<ref name="PMID18378594">Y. Liu, W. B. Whitman: ''Metabolic, phylogenetic, and ecological diversity of the methanogenic archaea.'' In: ''[[Annals of the New York Academy of Sciences]].'' Band 1125, März 2008, S.&nbsp;171–189, [[doi:10.1196/annals.1419.019]]. PMID 18378594. (Review).</ref> So bilden ''[[Methanothermobacter thermautotrophicus]]'' und ''[[Methanosarcina barkeri]]'' aus vier Molekülen CO und zwei Molekülen Wasser drei Moleküle CO<sub>2</sub> und ein Molekül Methan, gemäß:

:<math>\mathrm{4 \ CO + 2 \ H_2O \longrightarrow 3 \ CO_2 + CH_4}</math>

Auch ''[[Methanosarcina acetivorans]]'' kann CO als Substrat verwenden, wobei parallel [[Essigsäure|Acetat]] und [[Ameisensäure|Formiat]] gebildet werden.<ref name="PMID18575848">E. Oelgeschläger, M. Rother: ''Carbon monoxide-dependent energy metabolism in anaerobic bacteria and archaea.'' In: ''[[Archives of Microbiology]].'' Band 190, Nr. 3, September 2008, S.&nbsp;257–269, [[doi:10.1007/s00203-008-0382-6]]. PMID 18575848. (Review).</ref> Diese Art der [[Acetogenese]] in [[Methanbildner|Methanogenen]] bezeichnet man als ''carboxidotrophe Acetogenese''.<ref name="PMID17255002">W. Martin, M. J. Russell: ''On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent.'' In: ''[[Philosophical Transactions of the Royal Society of London]]. Series B, Biological sciences.'' Band 362, Nr. 1486, Oktober 2007, S.&nbsp;1887–1925, [[doi:10.1098/rstb.2006.1881]]. PMID 17255002. {{PMC|2442388}}. (Review).</ref>

=== Energie- und Kohlenstoffquelle kohlenstoffmonoxidverwertender Bakterien ===
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ Kohlenstoffmonoxidverwertende Bakterien<ref name="Meyer">Lothar Gremer, Vitali Svetlitchnyi, Ortwin Meyer: ''Das Leben mit Kohlenmonoxid: Biologische Katalyse an außergewöhnlichen Heterometallzentren.'' In BioSpektrum Ausgabe 5, 2001, 7. Jahrgang. [https://www.biospektrum.de/magazinartikel/das-leben-mit-kohlenmonoxid-biologische-katalyse-aussergewoehnlichen PDF] (freier Volltext).</ref>
|-
! width="300"| Physiologische Gruppe (nicht alle können mit CO wachsen, grün: aerob, rot: anaerob)
! untersuchter Vertreter
! Reaktionsgleichung
|-
|class="hintergrundfarbe9" | Carboxidotrophe Bakterien
| ''[[Oligotropha carboxidovorans]]''
| 2 CO + O<sub>2</sub> → 2 CO<sub>2</sub>
|-
|class="hintergrundfarbe7" | Hydrogenogene Bakterien
| ''[[Carboxydothermus hydrogenoformans]]''
| CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>
|-
|class="hintergrundfarbe7" |[[Acetogenese|Acetogene]] Bakterien
| ''[[Moorella thermoacetica]]'' (früher als<br />''Clostridium thermoaceticum'' bezeichnet)
| 4 CO + 2 H<sub>2</sub>O → [[Essigsäure|CH<sub>3</sub>COOH]] + 2 CO<sub>2</sub>
|-
|class="hintergrundfarbe7" |[[Phototrophie#Phototrophe Prokaryoten|Phototrophe]] Bakterien
| ''[[Rhodospirillum rubrum]]''<br />(vergleiche [[Winogradsky-Säule]])
| CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>
|-
|class="hintergrundfarbe7" |[[Desulfurikation|Sulfidogene]] Bakterien
| ''[[Desulfovibrio vulgaris]]''
| 4 CO + [[Schwefelsäure|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]] → 4 CO<sub>2</sub> + [[Schwefelwasserstoff|H<sub>2</sub>S]]
|}

Nur wenige [[Bakterien]] vermögen Kohlenstoffmonoxid als Substrat zu verwenden.<ref>Georg Fuchs (Hrsg.): ''Allgemeine Mikrobiologie.'' Begründet von [[Hans Günter Schlegel]], 8. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York 2007, ISBN 978-3-13-444608-1, S.&nbsp;344.</ref> Dies nutzen sie zum Aufbau organischer Verbindungen ([[Kohlenstoffdioxid-Assimilation]]) und zur Energieerzeugung. Zu den kohlenstoffmonoxidverwertenden Bakterien zählen die [[Aerobie|aerob]] lebenden [[Carboxidobakterien]]. Sie sind fakultativ [[Stoff- und Energiewechsel|chemolithoautotroph]], was bedeutet, dass sie von der Oxidation anorganischer Stoffe leben. Carboxidobakterien oxidieren Kohlenstoffmonoxid in Anwesenheit von Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid, gemäß:

: <math>\mathrm{2 \ CO + O_2 \longrightarrow 2 \ CO_2}</math>

Alternativ können einige Arten auch anstatt Sauerstoff [[Nitrate|Nitrat]] (NO<sub>3</sub><sup>−</sup>) verwenden ([[Denitrifikation]]), dies geschieht unter Ausschluss von Sauerstoff ([[Anaerobie|anaerob]]). Ein gut untersuchter aerober CO-Oxidierer ist ''[[Oligotropha carboxidovorans]]''. Carboxidobakterien wirken damit wahrscheinlich der Luftverschmutzung der Atmosphäre mit CO entgegen.<ref name="spektrum">{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/carboxidobakterien/12176 |titel=Carboxidobakterien |werk=Kompaktlexikon der Biologie |hrsg=Spektrum.de |abruf=2014-09-27}}</ref>

Daneben gibt es eine Reihe von strikt anaerob lebenden Chemolitotrophen, die CO unter Abwesenheit von Sauerstoff oxidieren. So geschieht dies bei ''[[Carboxydothermus hydrogenoformans]]'' gemäß:

: <math>\mathrm{CO + H_2O \longrightarrow CO_2 + H_2}</math>

Schlüsselenzym in beiden Arten ist eine [[Kohlenmonoxid-Dehydrogenase]] (CODH). Die aerobe CODH enthält [[Kupfer]] und [[Molybdän]], während die CODH der strikt anaeroben Bakterien [[Eisen]] und [[Nickel]] nutzt.<ref name="Meyer" />

== Nachweis ==
[[Datei:CO-Wächter - Dräger.jpg|mini|CO-Überwachungsgerät in einer [[Tiefgarage]]]]
Es gibt unterschiedliche Arten von Kohlenstoffmonoxidsensoren. Sie basieren entweder auf optochemischer Detektion, [[Gassensor#Infrarotoptische_Gassensoren_(NDIR)|Infrarot-]] (NDIR) oder [[Wärmeleitfähigkeit]]messung, [[Wärmetönung]]smessung, [[Elektrochemie|elektrochemischen]] Vorgängen oder auf [[Gassensor#Metalloxid-Halbleitergassensoren_(MOX)|Halbleitern]] (MOX-Gassensoren). Das einfachste Konstruktionsprinzip verwendet optochemische Substanzen, die beim Kontakt mit Kohlenstoffmonoxid ihre Farbe verändern. Die Sensoren sind einfach und preiswert, die Anzeige des Kohlenstoffmonoxids erfolgt jedoch eher qualitativ. Als optochemische Anzeige dient etwa die Bildung von Metallcarbonylen.<ref>Steven Heylen, Johan A. Martens: ''Fortschritte auf dem Weg zu einem einfachen chromogenen Kohlenstoffmonoxid-Nachweis.'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]].'' Band 122, 2010, S.&nbsp;7794–7795, [[doi:10.1002/ange.201002569]].</ref> Eine genauere Messung der Kohlenstoffmonoxidkonzentration gelingt mit elektrochemischen Sensoren oder Sensoren auf Halbleiterbasis.<ref name="sensor">Jürgen Fessmann, Helmut Orth: ''Angewandte Chemie und Umwelttechnik für Ingenieure: Handbuch für Studium und betriebliche Praxis.'' Verlag ecomed, 2002, ISBN 3-609-68352-X, S.&nbsp;177–178.</ref> Weit verbreitet sind [[Nichtdispersiver Infrarotsensor|nichtdispersive Infrarotsensoren]].<ref name="sensor" /> Im Handel gibt es heute tragbare und stationäre elektronische [[Gaswarngerät]]e, die den Nachweis von Kohlenstoffmonoxid im Bereich von 20 bis 2000&nbsp;ppm in der Raumluft gestatten. Ein Alarm erfolgt meist aufgrund einer Konzentration-Zeit-Funktion, damit Fehlalarme, etwa durch Zigarettenrauch, möglichst unterbleiben.

Als präzises Nachweisreagenz dient auch [[Diiodpentoxid]] I<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, das in einem [[U-Rohr]] bei höheren Temperaturen (etwa 80–160&nbsp;°C) in Gegenwart von Kohlenstoffmonoxid quantitativ zu elementarem [[Iod]] I<sub>2</sub> reduziert wird, bei gleichzeitiger Bildung von [[Kohlenstoffdioxid]] CO<sub>2</sub>:

:<math>5 \; \mathrm{CO} + \mathrm{I_2O_5} \longrightarrow \mathrm{I_2} + 5 \; \mathrm{CO_2}</math>

Der Farbumschlag eignet sich auch für den Nachweis mittels [[Prüfröhrchen]].<ref name="sensor" /> Durch Rück-[[Titration]] des Iods mit [[Thiosulfate|Thiosulfat]] S<sub>2</sub>O<sub>3</sub><sup>2−</sup> ([[Iodometrie]]) lässt sich der CO-Gehalt des Gases bestimmen.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=488 |Endseite= }}</ref> [[Alfred Ditte]] erforschte schon im Jahr 1870 dieses Verfahren mit Diiodpentoxid. Wasserstoff –&nbsp;auch in höheren Konzentrationen&nbsp;– stört dabei nur sehr minimal die Nachweisgenauigkeit dieser Methode. Durch gleichzeitige quantitative Bestimmung des umgesetzten Kohlenstoffdioxids (Bestimmung durch Leitfähigkeit oder durch Fällung einer [[Bariumhydroxid]]lösung) ist die Messung sehr genau.

Bereits bei Raumtemperatur reagiert Kohlenstoffmonoxid mit wässrigen [[Palladium]]salz-Lösungen. Dabei werden Pd<sup>2+</sup>-Salze zum metallischen Palladium reduziert, wobei Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid oxidiert wird. Das Ausfällen des feinverteilten metallischen Palladiums färbt die Probelösung dunkel und zeigt damit Kohlenstoffmonoxid an.<ref name="Holle" />

:<math>\mathrm{Pd^{2+}} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{CO}\longrightarrow \mathrm{Pd} + 2 \; \mathrm{H^+}+ \mathrm{CO_2}</math>

== Literatur ==
* {{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=896|Endseite=900}}
* {{AWMF|https://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/040-012.html|Diagnostik und Therapie der Kohlenmonoxidvergiftung|S2k|Deutschen Interdisziplinären Vereinigung für Intensiv- und Notfallmedizin e.&nbsp;V.|2021}}
* [[Louis Lewin]]: ''Die Geschichte der Kohlenoxydvergiftung.'' In: ''Sudhoffs Archiv'' 3, 1910, S. 1–35.

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
{{Commonscat|Carbon monoxide|Kohlenstoffmonoxid}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Exzellent|30. September 2014|134450409}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4164521-2|LCCN=sh/85/20121|NDL=00564272}}

[[Kategorie:Brenngas]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 30]]
[[Kategorie:Kohlenstoffoxid]]