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Schwefelsäure Marco Nickel - Referat
Schwefelsäure-Referat
1. VORKOMMEN
H2So4 (Schwefelsäure) hat kein natürliches Vorkommen. In der Natur kommt der Schwefel elementar in mächtigen Lagerstätten z.B. in Sizilien, Polen, Irak, Louisiana, Texas und Mexiko vor. Wichtige Minerale, die Schwefelverbindungen enthalten, sind z.B. Gips (Calciumsulfat), Pyrit (Eisensulfid), Buntkupferkies (Kupfersulfid), Bleiglanz (Bleisulfid), Zinkblende (Zinksulfid) oder Zinnober (Quecksilbersulfid). Größere Mengen Schwefel sind auch in den fossilen Brennstoffen Erdöl und Kohle enthalten. Erdgas ist oft mit Schwefelwasserstoff (H2S) verunreinigt. Schwefelverbindungen finden sich auch in den Aminosäuren (kleine organische Moleküle), Coenzymen(organisches Molekül) und im Vitamin B pflanzlicher und tierischer Organismen.
2. Eigenschaften
Schwefelsäure ist eine farblose und ölige Flüssigkeit. Sie ist wasserlöslich, also in jedem Verhältnis mischbar. Sie ist stark hygroskopisch (bezeichnet man in der Physik und Chemie, wenn ein Element Wasser an sich bindet) , d.h. sie zieht Feuchtigkeit aus der Luft an. Im Labor wird sie auch zum Trocknen von Gasen (Intergasen, Stickstoffe) verwendet. Danach enthält die Säure lediglich ein klein wenig mehr Wasser als zuvor. Schwefelsäure darf auf gar keinen Fall in die Hände von Kindern gelangen. Schwefelsäure ist ätzend, verursacht schwere Verätzungen. Sie ist eine Säure mit starker Reizwirkung. Bei Konzentrationen mit weniger als 10% ist eine Verätzung möglich. Bei Konzentrationen mit mehr als 10% ist die Verätzung wahrscheinlich. Aber 100%ige Schwefelsäure hat keine Ätzwirkung solange kein Wasser in der Nähe ist. Beim Umgang ist es, unbedingt notwendig Augen-und Handschutz zu tragen.
Säure auf der Haut sollte mit einem trockenen Lappen abgewischt und dann mit viel Wasser nachbehandelt werden. Sonst bildet sich auf der Haut sehr tiefe, schlecht heilende und oft eitrige Wunden. Bei Berührung mit den Augen gründlich mit Wasser abspülen und den Arzt kontaktieren. Im Magen verursacht sie lebensgefährlich Verätzungen.
Beim Vermischen mit Wasser darf sie nur in das Wasser eingegossen werden.
Wichtig ist, dass man niemals Wasser zu einer Säure gibt, da es sonst zu einer explosionsartigen Verdampfung des Wassers kommen kann.
Der entstehende Druck kann die Säure meterweit durch den Raum und im schlimmsten Fall jemandem in die Augen spritzen.
Eselsbrücke dazu: Zuerst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure!
Als Lebensmittelzusatzstoff hat sie die Nummer E 513. Die Moleküle der Schwefelsäure haben ein starkes Dipolmoment, dessen positivre Pol beim Schwefel liegt. Schwefelsäure ist eine ausgesprochen billige Substanz. In technischer Qualität kann man sie zum Gebrauch im Labor schon für etwa 11 € Euro pro Liter kaufen.
Konzentrierte Schwefelsäure zerstört organische Stoffe wie Zucker oder Baumwollgewebe. Gibt man in einem Becherglas konzentrierte Schwefelsäure auf Traubenzcker, entzieht sie dem Kohlenhydrat Wasserstoff und Sauerstoff, so dass nur noch das Kohlenstoffgerüst des Zuckers zurückbleibt. Man erhält nach einer Weile eine stark aufgeblähte, schwarze Masse.
Klinik:
Haut: Schwarzfärbung der Haut. Bei Konzentrationen über 10% sind Verätzungen 1-3. Grades zu Erwarten.
Atemtakt: Schleimhautirritationen (Anschwellung der Schleimhaut), Bronchospasmus (Atembeschwerden), Lungenödem (Füllung der Lunge mit Wasser), Veränderungen der Lungenfunktion sind messbar.
Augen: Lidkrampf, Entzündungen von Bindehaut und Hornhaut mit Nekrosen (abgestorbenes Gewebe) und Narbenbildung. Später eventuell Hornhautulcera (Hornhautzerfall) mit Perforation(Durchbruch).
Magen, Darm: Erbrechen (blutig), Verätzungen 1.-3. Grades mit Entzündungen, Nekrosebildung (Wenn dass Gewebe nicht mehr durchblutet wird stirbt es ab). Schock, Glottisödem mit Ateminsuffizienz, Perforation (Schwellung der Kehldecke).
Hämolyse, metabolische Azidose(Übersäuerung d. Körpers), Nierenversagen, Lebernekrosen..
3. Gewinnung
Schwefelsäure wird nach dem Vitriolverfahren und dem Bleikammerverfahren (beide historisch), dem Kontaktverfahren oder dem Doppelkontaktverfahren hergestellt.
Bleikammerverfahren
Schwefelsäureproduktion. Da es auf Britannien keine Vitriolvorkommen gab, importierte man Schwefel aus
Sizilien und verbrannte ihn zu Schwefeldioxid .
S + O2 SO2
Die Weiteroxidation zu SO3 gelang mit Hilfe von Salpeter
Das Bleikammerverfahren wurde dann durch Gay Lussac , Glover u.a. weiterentwickelt.
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Die Glaskolben ersetzte man durch Kammern, die mit Blei ausgeschlagen waren, dem einzigen Gebrauchsmetall, das den hier auftretenden, sehr aggressiven Dämpfen und der Schwefelsäure widersteht, da es sich mit einer Schutzschicht aus Bleisulfat überzogen ist. Die umständliche Salpeterzugabe vermied man, als man bemerkte, dass auch Stickstoffdioxid das Schwefeldioxid oxidiert. Dabei wird es selbst zum Monoxid reduziert und reagiert sofort wieder mit dem Luftsauerstoff zum Dioxid und wiederholt den Prozess: Dadurch wird das Schwefeldioxid durch den Luftsauerstoff weiteroxidiert und die nitrosen Gase wirken dabei als Katalysatoren.
5. Bedeutung und Verwendung:
Schwefelsäure ist eine der am häufigsten produzierten Chemikalien. 1997 wurden weltweit mehr als 130 Millionen Tonnen hergestellt. Die Anwendungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig. Man verwendet Schwefelsäure
· zum Aufschließen von Erzen(beispielsweise beim TiO2- oder dem Uranaufschluss)
· für die Herstellung von Sulfaten
· für die Herstellung von anderen Säuren (beispielsweise Fluorwasserstoffsäure oder Phosphorsäure)
· zur Herstellung von Düngemitteln (als Phosphataufschluss, Kaliumsulfat)
· für die Herstellung von Tensiden
· als Katalysator
· zur Metallbehandlung
· als Trockenmittel
· als Reaktionshilfsmittel (Nitriersäure)
· in Autobatterien.
· zum Ätzen von Halbleitern
In der Lebensmittelindustrie wird Schwefelsäure als technischer Hilfsstoff eingesetzt, um modifizierte Stärke und Casein herzustellen und Trinkwasser aufzubereiten. Sie fließt nicht in das Endprodukt ein und ist daher nicht oder nur in Spuren vorhanden, die gesundheitlich unbedenklich sind. In der europäischen Union muss die Schwefelsäure nicht auf der Produktverpackung ausgewiesen werden.
„Saurer Regen“
Der sogenannte „saure Regen“ ist für den nördlichen Erdteilwohl zum größten Umweltproblemen geworden. Heizöl und Kohle enthalten Schwefelverbindungen. Deshalb entweichen mit den Abgasen aus den Schornsteinen der Wohnhäuser und der Kohlekraftwerke große Mengen Schwefeldioxid in die Luft. Dort oxidiert Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid (Hierbei wirkt z.B. Schwermetallstaub als Katalysator). Beide Oxide reagieren mit Luftfeuchtigkeit entsprechend zur schwefligen Säure bzw. zu Schwefelsäure. Die Schadstoffe können in den Wolken über weite Strecken mit transportiert werden und dann mit Regen, Schnee, Nebel oder an Schwebstaub gebunden auf Pflanzen und in den Boden gelangen. Aber nicht nur Folgeprodukte des Schwefels, auch die des Stickstoffs versauern den Regen. In Verbrennungsmotoren (Flugzeug, Bahn, Schiff, LKW, PKW, Motorrad) . aus diesen Stickoxiden entstehen mit Luftfeuchtigkeit ebenfalls Säuren.
Saurer Regen tritt besonders in Ballungsgebieten auf, denn hier konzentrieren sich Fabrikanlagen und Straßenverkehr. Weil die Schadstoffe vom Wind weit fortgetragen werden, bleiben selbst entlegene Gebiete nicht verschont.
Sonstige Daten:
Schmelzpunkt 10 °C
Sidepunkt 338 °C
Chemische Verbindungen:
aus zwei oder mehr Elementen zusammengesetzte homogene Stoffe, die sich in ihren Eigenschaften immer von denen der Ausgangselemente unter scheiden.
513 - S C H W E F E L S Ä U R E
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wird synthetisch hergestellt Säure Glukosesirup, Modifizierung von Särke, Trinkwasseraufbereitung Schwefelsäure ist giftig!
Die in der Praxis auftretenden Mengen sind aber wohl unbedenklich gering
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