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Gase und gasförmige Stoffe: Alle wichtigen Infos zur Gefahrgutklasse 2

© Anne Webber – Shutterstock
Gase und gasförmige Stoffe Klasse 2

Gefahrgut wird in insgesamt 9 Klassen unterteilt. Bei der Gefahrgutklasse 2 handelt es sich um Gase und gasförmige Stoffe. Was dazu wichtig ist.

Ob Propangas, Deodorant oder Haarspray – diese Produkte sind frei im Handel erhältlich. Gleichzeitig zählen sie zur Gefahrgutklasse 2 – verwechseln darf man Gefahrstoffe und Gefahrgut nicht. Diese ADR-Klasse beschreibt alle Gase und gasförmigen Stoffe.

    Im folgenden Beitrag werden die Stoffe der Gefahrgutklasse 2 ausführlich beschrieben. Darüber hinaus liegt der Fokus der nachfolgenden Ausführungen auf den Eigenschaften von Gasen sowie darauf, was Unternehmen bei der Beförderung beachten müssen.

    Definition Gase und gasförmige Stoffen

    Als gasförmig wird der Aggregatzustand eines Stoffes beschrieben. Fest und flüssig sind zwei weitere Aggregatzustände. Wenn Stoffe und Stoffgemische hohen Temperaturen ausgesetzt sind, verdampfen sie und gehen nach einer bestimmten Zeit in die Luft über. Neben den anderen beiden Aggregatzuständen weisen gasförmige Stoffe die niedrigste Dichte auf.

    Sind die Stoffe in den gasförmigen Zustand über gegangen, besitzen sie keine feste Oberfläche mehr. Aus diesem Grund sind farblose Gase unsichtbar. Zudem ist die Dichte von gasförmigen Stoffen bis zu tausendmal kleiner als die von Feststoffen. Deshalb kann man gasförmige Stoffe stark komprimieren.

    In der nachfolgenden Tabelle sind einige Gase bzw. gasförmige Stoffe und deren Dichte aufgeführt.

    StoffDichte in kg pro Kubikmeter
    Wasserstoff0,08988
    Helium0,178
    Methan0,717
    Wasserdampf0,880
    Wasserdampf bei 100 Grad Celsius0,598
    Acetylen1,171
    Kohlenmonoxid1,250

    Ein Stoff beziehungsweise eine Substanz ist dann ein Gas, wenn deren Teilchen sich in großem Abstand frei voneinander bewegen und den Raum gleichmäßig ausfüllen. Im Gegensatz zu festen oder flüssigen Stoffen nehmen Gase und gasförmige Substanzen einen tausend- bis zweitausendfachen Raum ein. Zudem gehören Gase zusammen mit den Flüssigkeiten zu den Fluiden.

    Gasförmig als Aggregatzustand

    Damit ein Stoff in den gasförmigen Aggregatzustand gelangt, wird dem festen oder flüssigen Zustand Energie in Form von Wärme zugeführt. Bei einigen Verbindungen reicht bereits eine Temperatur von 20 Grad Celsius und ein Druck von 1 bar aus, damit sich ein Stoff in Gas oder in einen gasförmigen Zustand verwandelt.

    Die zugeführte Energie bewirkt, dass die Teilchen sich bewegen. Chemiker sprechen hier von der Bewegungsenergie. Je nach zugeführter Energie erreichen die Teilchen 1000 m/s. Die Wärme führt zum gasförmigen Zustand der Substanz und sorgt dafür, dass sie sich gleichmäßig im Raum verteilen.

    Siedepunkt gasförmige Stoffe

    Im Zusammenhang mit gasförmigen Stoffen muss der Siedepunkt genannt werden. Dieser wird auch als Siedetemperatur bezeichnet. Hierbei handelt es sich um jene Temperatur, bei der ein Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht.

    Ein Beispiel hierfür ist Wasser. Bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius entsteht bei Wasser Wasserdampf. Diese Temperatur ist gleichzeitig der Siedepunkt des Wassers. Wird dieser Punkt erreicht, entsteht Wasserdampf. Der Wasserdampf ist der gasförmige Aggregatzustand des Wassers. Sobald das Wasser zu sieden beginnt, verdampft Wasser zu Wasserdampf.

    Die einzelnen chemischen Stoffe und Verbindungen haben unterschiedliche Siedepunkte. Nicht immer liegen diese bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius. Nachfolgend werden einige chemische Elemente und deren Siedepunkte genannt:

    Chemisches ElementSiedepunkt in Temperatur (Grad Celsius)
    Helium-269
    Wasserstoff-252
    Neon-246
    Cäsium690
    Cadmium765
    Kalium774
    Natrium890

    Wenn Flüssigkeiten, wie Wasser, in den gasförmigen Zustand über gehen, verdampft es. An kalten Fensterscheiben kondensiert der Wasserdampf sehr leicht. Hier ist wieder der umgekehrte Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand zu beobachten. Durch Entzug von Wärmeenergie kondensiert das Wasser und wird wieder flüssig.

    Dies ist bei nahezu allen Flüssigkeiten der Fall. Bei Entzug von Energie gehen sie vom gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand über. Anhand des Teilchenmodells kann dies gut beschrieben werden.

    Definition des Teilchenmodell

    Damit die Eigenschaften von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen besser beschrieben werden können, sprechen Chemiker in der Regel vom sogenannten Teilchenmodell. Bei diesem Modell handelt es sich um eine Art Hilfsmittel.

    Das Teilchenmodell geht von der Annahme aus, dass ein Stoff aus kleinen Kugeln besteht. Obwohl die Teilchen aus Atomen, Molekülen und Ionen bestehen, reicht es zur Erklärung der Aggregatzustände beim Teilchenmodell aus, die Teilchen der Stoffe als kleine Kugeln anzusehen.

    Die Bewegung der einzelnen Teilchen in den jeweiligen Aggregatzuständen ist gleichzeitig ein Maßstab für die Temperatur des Stoffes. Allerdings ist die Art der Bewegung völlig unterschiedlich. Bei den gasförmigen Stoffen bewegen sich die Teilchen geradlinig, bis sie auf die Gefäßwand prallen. In diesem Fall sind die Teilchen mit Billardkugeln vergleichbar. Bei Feststoffen hingegen bewegen sich die Teilchen nur minimal. Manchmal befinden sie sich auch in einer Ruheposition. Bei flüssigen Stoffen müssen sich die Teilchen durch Lücken hindurchzwängen.

    Das Wichtigste zum Teilchenmodell    

    • Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen. Zwischen den Teilchen ist leerer Raum.
    • Die Teilchen der einzelnen Aggregatzustände unterscheiden sich in Bezug auf Größe und Masse.
    • Die Teilchen sind ständig in Bewegung. Ausgenommen sind die Teilchen der Feststoffe. Diese können unter Umständen ruhen.
    • Zwischen den Teilchen bestehen Anziehungskräfte. Diese sind bei verschiedenen Stoffen unterschiedlich stark.

    Was ist ein Atom?

    Als Atome werden die Bausteine bezeichnet, aus denen alle Stoffe in fester, flüssiger und gasförmiger Art bestehen.Dabei besteht ein Atom aus einem Atomkern mit elektrisch positiv geladenen Protonen sowie neutralen Neutronen. Zudem bestehen Atome aus einer nahezu masselosen Atomhülle mit elektrisch negativ geladenen Teilchen. Atome sind Teilchen, aus denen alle Stoffe aufgebaut sind.

    Volumen von Gasteilchen

    Mit dem Begriff Volumen lässt sich der Unterschied zwischen Gasteilchen zu Feststoffen und flüssigen Stoffen gut beschreiben. Während ein Feststoff über ein festes Volumen und eine feste Form verfügt, haben Gasteilchen weder ein festes Volumen noch eine feste Form. Gasteilchen verteilen sich zudem immer im gesamten Raum, der zur Verfügung steht. Flüssige Stoffe dagegen haben ein festes Volumen, allerdings keine feste Form. Flüssigstoffe passen sich stets ihrer Umgebung an.

    Zustandsgleichung bei gasförmigen Stoffen

    Vor dem Hintergrund von gasförmigen Stoffen muss die Zustandsgleichung erwähnt werden. In der Fachliteratur wird der Begriff in der Regel mit „eos“ bezeichnet. Diese Abkürzung steht für „equation of state“ und beschreibt einen thermodynamischen Zusammenhang zwischen thermodynamischen Zustandsgrößen wie die Temperatur, Druck, Volumen und Dichte.

    Chemiker und Physiker untersuchen in der Thermodynamik (Wärmelehre) den Zusammenhang der erwähnten Zustandsgrößen. Dies geschieht in der Regel in Form von Diagrammen. Anhand dieser können sie die sogenannten thermodynamischen Fixpunkte ausmachen. Zu diesen Fixpunkten gehören der Tripelpunkt und der kritische Punkt. Darüber hinaus sind Chemiker und Physiker anhand der Diagramme in der Lage, Phasenübergänge der Zustände der einzelnen Stoffe abzulesen und auszumachen.

    Zustandsgleichung idealer Gase

    Im Zusammenhang mit der Zustandsgleichung werden oft die idealen Gase erwähnt. Die thermische Zustandsgleichung idealer Gase beschreibt den Zusammenhang zwischen den Zustandsgrößen eines idealen Gases. Sowohl in der Physik als auch in der Chemie ist ein ideales Gas die idealisierte Modellvorstellung eines realen Gases.

    Bei einem idealen Gas gehen die Wissenschaftler von einer Vielzahl von Teilchen in ungeordneter Bewegung aus. Als Wechselwirkungen werden nur harte und elastische Stöße der Teilchen untereinander in Betracht gezogen. Mit dem Modell der idealen Gasen können thermodynamische Prozesse von Gasen verstanden und mathematisch beschrieben werden.

    Für ein ideales Gas lautet die Zustandsgleichung folgendermaßen:

    VnRT

    p

    Die allgemeine Zustandsgleichung lautet:

    V=nVm(p,T)

    Definition der gasförmigen Stoffe laut ADR

    Neben der allgemeinen Definition von Gasen wurde im ADR (Europäisches Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße) eine Begriffserklärung von Gasen und gasförmigen Stoffen mit aufgenommen.

    Demzufolge sind Gase Stoffe, die bei Temperaturen von 50 Grad Celsius einen Dampfdruck von mehr als 3 bar haben oder bei Temperaturen von 20 Grad Celsius und einem Standarddruck von 101,3 kPa vollständig gasförmig sind.

    Unterteilung innerhalb der Gefahrgutklasse 2

    Gemäß der Definition des ADR werden Gase und gasförmige Stoffe innerhalb der Gefahrgutklasse 2 nochmals unterteilt. Der Aggregatzustand spielt hierbei eine besondere Rolle.

    • Verdichtetes Gas: Hierbei handelt es sich um ein Gas, das im unter Druck verpackten Zustand bei -50 Grad Celsius vollständig gasförmig ist und somit transportfähig ist. In dieser Kategorie werden alle Gase erfasst, die eine sogenannte kritische Temperatur von höchstens minus 50 Grad Celsius haben.
    • Verflüssigtes Gas: Diese Kategorie umfasst alle Gase, die in einem unter Druck verpackten Zustand bei minus 50 Grad Celsius teilweise flüssig sind und somit transportiert werden können. 
      Bei verflüssigtem Gas wird nochmals unterschieden zwischen unter hohem Druck verflüssigtes Gas. Hier liegt der kritische Temperaturbereich bei minus 50 Grad Celsius bis höchstens plus 65 Grad Celsius.
      Die zweite Unterscheidung ist unter niedrigem Druck verflüssigtes Gas. Bei diesen Substanzen liegt die kritische Temperatur über plus 65 Grad Celsius.
    • Tiefgekühlt verflüssigtes Gas: Diese Gase sind aufgrund der niederen Temperatur teilweise flüssig. Wenn sie diesen Aggregatzustand haben, befinden sie sich in einem für die Beförderung verpackten Zustand.
    • Gelöstes Gas: Dieses Gas ist in einem Lösungsmittel in flüssiger Phase gelöst, wenn es sich in einem für die Beförderung unter Druck verpackten Zustand befindet.
    • Druckgaspackungen und Gefäße, klein, mit Gas (Patronen)
    • Andere Gegenstände, die Gas unter Druck enthalten
    • Gase, die nicht unter Druck stehen und besonderen Vorschriften unterliegen. Hier sind vor allem Gasproben gemeint.
    • Chemikalien unter Druck: Diese Untergruppe umfasst flüssige, pastöse oder pulverförmige Stoffe, die mit Hilfe eines Treibmittels unter Druck gesetzt werden, das der Begriffsbestimmung für verdichtetes oder verflüssigtes Gas entspricht. Darüber hinaus sind Gemische dieser Stoffe gemeint.
    • Adsorbiertes Gas: Hierbei handelt es sich um ein Gas, das an einem festen porösen Werkstoff adsorbiert ist, was zu einem Gefäßinnendruck bei 20 Grad Celsius von weniger als 101,3 kPa und bei 50 Grad Celsius von weniger als 300 kPa führt.

    Unterteilung nach Eigenschaften

    Innerhalb der Gefahrgutklasse 2 findet eine weitere Unterteilung nach den Eigenschaften der Gase und gasförmigen Stoffe statt. Ausnahmen bilden Druckgasverpackungen sowie Chemikalien unter Druck. Nachfolgend werden die Großbuchstaben und Buchstabenkombinationen genannt, die die Eigenschaften genauer beschreiben.

    A: erstickend

    O: oxidierend

    F: entzündbar

    T: giftig

    TF: giftig, entzündbar

    TC: giftig, ätzend

    TO: giftig, oxidierend

    TFC: giftig, entzündbar, ätzend

    TOC: giftig, oxidierend, ätzend

    Hinweis: Es gibt Gase oder Gasgemische, die mehrere Eigenschaften aufweisen und somit mehr als einer Gruppe zugeordnet werden können. Die Besonderheit hierbei: Die mit dem Buchstaben T bezeichneten Gruppen haben Vorrang vor allen anderen Gruppen. Sobald das F davor steht, haben diese Gruppen Vorrang vor den mit dem Buchstaben A oder O bezeichneten Gruppen.

    Beispiele für verschiedene Aggregatzustände

    Zur weiteren Verdeutlichung zeigt die nachfolgende Tabelle die verschiedenen Aggregatzustände der gasförmigen Stoffe, deren Eigenschaften und Beispiele dafür.

    Verdichtete Gase

    EigenschaftenBezeichnungBeispiele
    erstickend1AEdelgase, Gemisch, verdichtet
    Edelgase und Sauerstoff, verdichtet
    Edelgase und Stickstoff, verdichtet
    oxidierend1OVerdichtetes Gas, oxidierend wirkend
    Entzündbar1FKohlenwasserstoff, Gemisch, verdichtet
    Verdichtetes Gas, entzündbar
    Giftig1TVerdichtetes Gas, giftig
    giftig, entzündbar1TFVerdichtetes Gas, giftig, entzündbar
    giftig, ätzend1TCVerdichtetes Gas, giftig, ätzend
    giftig, oxidierend1TOVerdichtetes Gas, giftig, oxidierend wirkend
    giftig, entzündbar, ätzend1TFCVerdichtetes Gas, entzündbar, ätzend
    Giftig, oxidierend, ätzend1TOCVerdichtetes Gas, giftig, oxidierend, ätzend

    Verflüssigte Gase

    EigenschaftenBezeichnungBeispiele
    Erstickend2AGas als Kältemittel;
    Insektenbekämpfungsmittel;
    Verflüssigte Gase, überlagert mit Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft;
    Verflüssigte Gase
    Oxidierend2OVerflüssigtes Gas, oxidierend wirkend
    Entzündbar2FGemisch von Butadien und Kohlenwasserstoffen;
    Methylacetylen und Propadien, Gemisch;
    Kohlenwasserstoff, Gemisch, verflüssigt;
    Insektenbekämpfungsmittel, entzündbar;
    Verflüssigtes Gas, entzündbar
    giftig2TInsektenbekämpfungsmittel, giftig;
    Verflüssigtes Gas, giftig
    giftig, entzündbar2TFInsektenbekämpfungsmittel, giftig, entzündbar;
    Verflüssigtes Gas, giftig, entzündbar
    giftig, ätzend2TCVerflüssigtes Gas, giftig, ätzend
    giftig, oxidierend2TOVerflüssigtes Gas, giftig, oxidierend wirkend
    giftig, entzündbar, ätzend2TFCVerflüssigtes Gas, giftig, entzündbar, ätzend
    giftig, oxidierend, ätzend2TOCVerflüssigtes Gas, giftig, oxidierend, ätzend

    Tiefgekühlt verflüssigte Gase

    EigenschaftBezeichnungBeispiele
    Erstickend3AGas tiefgekühlt flüssig
    oxidierend3OGas tiefgekühlt flüssig, oxidierend
    Entzündbar3FGas tiefgekühlt flüssig, entzündbar
    andere
    Sind zum Transport nicht zugelassen

    Gegenstände

    EigenschaftenBezeichnungBeispiele
    erstickend6Aunter pneumatischen Druck;
    unter hydraulischem Druck;
    andere Gegenstände
    Entzündbar6Fkleine Geräte mit Kohlenwasserstoffgas;
    Kohlenwasserstoffgas-Nachfüllpatronen für kleine Geräte;
    andere Gegenstände

    Gasproben (nicht unter Druck stehend)

    EigenschaftenBezeichnungBeispiel
    Entzündbar7FGasprobe, entzündbar
    Giftig7TGasprobe, giftig
    giftig entzündbar7TFGasprobe, giftig, entzündbar

    Quelle Tabellen: www.gefahrgutbrumme.de

    Transport von Gasen: Was Unternehmen beachten müssen

    Für Unternehmen, vor allem für Betriebe aus der Bauwirtschaft, gelten zahlreiche Vorschriften in Bezug auf den Transport von Gasen und gasförmigen Stoffen. Nachfolgend soll auf die Beförderung von Gasflaschen näher eingegangen werden.

    In diesen kann Gas sicher gelagert und transportiert werden. Gasheizungen, Gasherde oder Gaskühlschränke können mit den Gasflaschen genutzt werden. Darüber hinaus gibt es unterschiedliche Größen und Füllmengen. Letztere werden in der Regel in Kilogramm oder Liter angegeben.

    In den meisten Fällen sind die Gase in den Gasflaschen unter Druck gespeichert. Dadurch können sie sicher gelagert und befördert werden. Außerdem ist so die Sicherheit beim Verbrauch garantiert.

    Mit Blick auf den Werkstoff, die Konstruktion, Prüfung sowie die Kennzeichnung unterliegen die Flaschen den Bestimmungen der Betriebssicherheitsverordnung. Die Regelungen sind zudem für die Lagerung und Beförderung verbindlich. Darüber hinaus müssen die Druckgasflaschen den technischen Regeln „Druckgase“ entsprechen und in festgelegten Zeitintervallen von einem Sachverständigen geprüft werden.

    Kennzeichnung

    An jeder Gasflasche muss ein Schild angebracht sein, auf dem die wichtigsten Daten draufstehen. Diese sind folgende:

    • Gasart
    • Betriebsdruck
    • Prüfdruck
    • Prüfdaten

    Achtung: Die Gasflaschen dürfen ausschließlich nur mit dem Gas befüllt werden, der auf der Flasche angegeben ist.

    Transport von Druckgasflaschen

    Beim Transport von Druckgasflaschen müssen unbedingt folgende Sicherheitshinweise eingehalten werden. Einige davon werden nachfolgend aufgeführt.

    • Die sorgsame Beförderung muss gewährleistet sein. Die Gasflasche sollte gegen Stöße und liegendes Rollen ausreichend gesichert sein.
    • Wenn die Gasflaschen mit dem Kran transportiert werden, müssen besondere Anschlagmittel dafür verwendet werden.
    • Druckgasflaschen dürfen nicht mit Magnetkranen befördert werden.
    • Gefüllte Gasflaschen müssen bei Transport, Lagerung und Einsatz vor übermäßiger Wärmeeinwirkung geschützt werden. Sonst kann es zu einem Anstieg des Drucks innerhalb der Flasche kommen.
    • Beim Transport sollte darauf geachtet werden, dass die Verschlussklappe der Flaschen stets aufgeschraubt ist.
    • Unternehmen, die mit Druckgasflaschen handeln und sie aus diesem Grund transportieren, müssen unbedingt die Vorschriften des ADR/RID beachten.
    • Druckgasflaschen sollten nicht gemeinsam mit hochentzündlichem Gefahrgut transportiert werden.
    • Es ist darauf zu achten, dass die Ventile der Gasflaschen stets geschlossen und die Schutzklappen aufgeschraubt sind.
    • Fahrzeuge, die mit befüllten Druckgasflaschen beladen sind, sollten nicht unbeaufsichtigt auf öffentlichen Straßen und Plätzen abgestellt werden.
    • Unternehmen, die Gasflaschen befördern, müssen die Kleinmengengrenzen der Gefahrgutverordnung Straße und Eisenbahn (GGVSE) beachten. Wichtig ist: Die Bruttomasse darf nicht überschritten werden. Werden mehrere Gefahrgüter unterschiedlicher Art befördert, müssen die einzelnen Bruttomassen bestimmt werden.
    • Es muss darauf geachtet werden, dass die Transportfahrzeuge gut durchlüftet sind. Beim Transport mit einem Kombiwagen muss die Lüftung eingeschaltet werden. Außerdem ist während der Fahrt kein offenes Feuer erlaubt. Es darf also nicht geraucht werden.
    • Die Flaschen müssen gegen Umkippen und Bremsen gesichert werden. Das Gleiche gilt für Kurvenfahrten.

    Tipp: Weitere Hinweise zum sicheren Transport von Druckgasflaschen gibt die Verwaltungs-Berufsgenossenschaft auf ihrer Webseite. Darüber hinaus erhalten Interessenten dort auch weiterführende Informationen zur fachgerechten Lagerung der Flaschen.

    • Lüftungsöffnungen im Transporter dürfen nicht zugestellt werden.

    Autor: Redaktion SafetyXperts

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