Schwefel
©stu2006/12/17 (last update)
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Schwefel ist ein Nichtmetall, fest, geruchlos und tritt in den Oxidationsstufen -II bis +VI auf. Bei Raumtemperatur liegter als S8 vor.
Beim Erhitzen wird er bei ca. 110°C dünnflüssig (hellgelb), bei ca. 200°C dickflüssig und dunkelbraun. Die S8-Ringe brechen auf, es bilden sich lange Sn-Ketten (=>hohe Viskosität).
Bei ca. 400°C beginnen die Sn-Ketten in kleinere Stücke zu zerbrechen und die Schmelze wird dünnflüssig, bei 444°C beginnt er zu sieden. Bei plötzlicher Abkühlung bildet sich "plastischer Schwefel", der nach einiger Zeit wieder fest und spröde wird.

Oxidationszahlen von S?

Vorkommen: Elementar, in Sulfiden und Sulfaten.Vulkanische Gase enthalten oft Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff, daraus können sich Wolken von Schwefel und Wasserdampf entwickeln.

Reaktionsgleichung:

1) Aus vulkanischen Gasen (Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid) können Wolken von Schwefel und Wasser entstehen.


Gewinnung: Früher wurde S aus unterirdischen Lagerstellen mit Wasserdampf geschmolzen und zu Tage gefördert. SO2 fällt beim "Rösten" sulfidischer Erze an und kann zu H2SO4 verarbeitet werden. Heute wird Schwefel vor allem beim "Entschwefeln" von Erdöl und Erdgas gewonnen.

Reaktionsgleichungen:

2) Beim "Rösten" von Pyrit (Erhitzen von FeS2 in Gegenwart von Luft), entsteht Fe(III)-oxid und SO2.
3) Aus Schwefelwasserstoff und Sauerstoff bildet sich Schwefel und Wasser.
4) Calziumsulfat und Kohlenstoff reagieren zu Calziumsulfid und Kohlendioxid.
5) Calziumsulfid, Wasser und Kohlendioxid reagieren zu Calziumcarbonat und Schwefelwasserstoff.


Zaubern mit NaHSO3
In ein (vermeintlich leeres) Glas mit einer Spatelspitze NaHSO3  wird violette KMnO4-Lösung gefüllt. HSO3- wird oxidiert, Mn(VII) wird reduziert. Durch Änderung der Konzentrationen lässt sich auch eine braune Lsg. erhalten (MnO2).

Verwendung: Schwefel wird vor allem zur Herstellung von Schwefelsäure, Sulfiten und Hydrogensulfiten verwendet (für die Düngemittel- und Celluloseindustrie), sowie zur Herstellung von Gummi, Viskose, Zündhölzern, Feuerwerkskörpern, etc. Feinpulvriger Schwefel wird als Schädlingsbekämpfungsmittel verwendet, einige Schwefelverbindungen werden zur Behandlung von Hauterkrankungen eingesetzt, SO2 ist auch als Bleichmittel brauchbar und hat eine lange Tradition als Konservierungsmittel:

Schwefeldioxid
  SO2
Schwefeltrioxid
  SO3

Schwefeldioxid ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das bei Verbrennung von Schwefel entsteht. Es ist gut in Wasser löslich und bildet in kleinen Mengen mit Wasser schwefelige Säure. 
Vor allem in Gegenwart von Katalysatoren lässt es sich zu SO3 oxidieren. Schwefeltrioxid ist ein wichtiges Zwischenprodukt der Herstellung von Schwefelsäure.

Lange Zeit war SO2 einer der Haupt-Luftschadstoffe. In den reichen Industriestaaten sind die Emissionen von SO2 in den letzten 15 Jahren stark reduziert worden, da - Kohle kaum noch in Einzelöfen verbrannt wird 
- in kalorischen Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen die Rauchgase entschwefelt werden 
- Erdölprodukte (Diesel, Heizöl) bereits in der Raffinerie entschwefelt werden.

Schwefelsäure / Rauchgasentschwefelung siehe auch: 3. Klasse 

SO2 (E 220) wird schon lange zum Schwefeln von Weinfässern verwendet, auch Trockenfrüchte werden damit behandelt (dadurch bleibt die Farbe erhalten).
Sulfite (SO32-) und Hydrogensulfite (HSO3-) (E 221-228) bilden mit Säuren SO2 und sind praktischer  zu handhaben.
SO2 wirkt als Antioxidans (verhindert Oxidationen), da es mit Sauerstoff zu SO3 reagiert (analog dazu reagiert Sulfit zu Sulfat). SO2 stabilisiert den Vitamin C-Gehalt, da es anstelle des Vitamins mit Sauerstoff reagiert (die Vermeidung des "Braunwerdens"von Früchten durch Zitronensaft bei der Bereitung von Obstsalat beruhtauf der antioxidativen Wirkung von Vitamin C).

Molekule of the Month: SO2

Schwefelsäure
H2SO4

Schwefelsäure, H2SO4 ist eine starke zweibasige Säure (siehe auch: pKs), sie bildet zwei Reihen von Salzen: Hydrogensulfate und Sulfate. Sie löst unedlere Metalle auf (nicht jene, die unlöslicheSulfate bilden). Heiße konzentrierte H2SO4 löst auch edlere Metalle, indem diese oxidiert werden. Schwefelsäure wird zum Aufschließen von Rohphosphat und zur Herstellung von Ammoniumsulfat in der Düngemittelindustrie benötigt.

Reaktionsgleichungen:

6) Kupfer löst sich in heißer H2SO4 c. unter Bildung von Kupfersulfat, Schwefeldioxid und Wasser.
7) Was passiert mit Magnesium in Schwefelsäure?
8) Aus Calziumphosphat und Schwefelsäure wird Calziumdihydrogenphosphat und Calziumsulfat.
9) Wie könnte man Ammoniumsulfat herstellen?


Schwefelwasserstoff
H2S

H2S ist sehr giftig, gasförmig und eine schwache Säure. Faule Eier riechen nach H2S, da sich beim Abbau von Eiweiß Schwefelwasserstoff bildet. Es kann auch in Erdgas enthalten sein. Am Boden der Meere und von Seen bilden Bakterien H2S. Bei der Eruption einer H2S-haltigen Gasblase kamen vor einigen Jahren in Afrika viele Menschen und Tiere ums Leben. 

Reaktionsgleichungen:

10) Schwefelwasserstoff  verbrennt zu Wasser und Schwefeldioxid.
11) Aus Eisen(II)sulfid und Salzsäure kann man Schwefelwasserstoff herstellen.


Gips
CaSO4 . 2 H2O

CaSO4 . 2 H2O kommt in natürlichen Lagerstätten vor. Beim "Brennen" (Erhitzen auf ca. 130°C) verliert der Gips 3/4 seines Kristallwassers. Dieser "gebrannte Gips" wird als Baustoff verwendet - mit Wasser gemischt bindet er wieder ab und wird fest. 

CaSO4 ist in geringen Mengen in Wasser löslich und bildet hauptsächlich die "permanente Wasserhärte" - jene im Wasser gelösten Stoffe, die beim Erhitzen des Wassers in Lösung bleiben. Siehe auch: "Wasserhärte"
Gips fällt auch bei der Rauchgasentschwefelung in Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen an. 
 
Siehe auch 3. Klasse "Luftschadstoffe"


Reaktionsgleichungen:

12) Gips verliert beim "Brennen" 3/4 seines Kristallwassers.
13) Beim Abbinden nimmt gebrannter Gips das Wasser wieder auf.


Lösungen
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