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Schwefelsäure - 4.Version - Referat
Schwefelsäure
Die Schwefelsäure ist eine farblose, geruchslose, dickflüssige Flüssigkeit. Sie ist einer der stärksten Säuren und wirkt stark ätzend. Ihr Siedepunkt liegt bei 338°C. Ihre Dichte liegt bei 1,84 g/cm³ und ist somit größer als die Dichte von Wasser.
Konzentrierte Schwefelsäure enthält 2% Wasser, ist ein starkes Oxidationsmittel, und Wasserentzugsmittel (hygroskopisch = Wasser ziehend).
Wenn man konzentrierte Schwefelsäure offen an der Luft stehen lässt, stellt man nach kurzer Zeit eine Massenzunahme fest. Bei Stoffen wie Zucker, Holz und Papier wirkt Schwefelsäure verkohlend. Auch Kleidungsstücke, Haare und Haut werden durch konzentrierte Schwefelsäure zerstört, denn Schwefelsäure ist eine stark ätzende Säure. Beim Verdünnen von Schwefelsäure muss besonders vorsichtig vorgegangen werden.
Verdünnen der Schwefelsäure
Wenn man konzentrierte Schwefelsäure mit Wasser verdünnt, wird sehr viel Wärme freigesetzt. Es können Temperaturen von über 100°C erreicht werden, welche die Siedetemperatur des Wassers überschreitet. Wasser hat eine geringe Dichte und kann daher auf Schwefelsäure schwimmen. Zwischen den Berührungsflächen von Wasser und Schwefelsäure können Dampfblasen entstehen. Bei dem Aufsteigen der Dampfblasen kann Säure aus dem Gefäß spritzen, deshalb darf man niemals beim Verdünnen der Schwefelsäure
Wasser in konzentrierte Schwefelsäure geben.
Sicherheitshinweise
Beim Hantieren mit Schwefelsäure muss man besonders vorsichtig vorgehen. Vorraussetzung sind Sicherheitsmaßnahmen (Tragen einer Schutzbrille und Schutzkleidung). Durch unvorsichtiges Handeln haben sich bereits einige schwerwiegende Unfälle ereignet. Spritzer und Säurereste auf Labortischen sollten direkt nach der Arbeit entfernt werden. . Schülerversuche dürfen nur mit verdünnte Säure (10%ig) durchgeführt werden.
Salze der Schwefelsäure
Es gibt zwei Arten von Säurerestionen bei der Reaktion von Schwefelsäure mit unedlen Metallen oder Metalloxiden, die Sulfate und die Hydrogensulfate. Die meisten Sulfate sind gut wasserlöslich, schwerlöslich sind z.B. Calciumsulfat, Bleisulfat und vor allem das Bariumsulfat.
Beispiel für eine Reaktionsgleichung von Schwefelsäure mit einem unedlen Metall:
Eisen + Schwefelsäure → Eisensulfat + Wasserstoff
Fe + H2 SO4 → Fe SO4 + H2
Edlere Metalle wir Kupfer, Silber, Gold oder Platin werden von der verdünnten Schwefelsäure nicht angegriffen.
Beispiel für ein Sulfat:
Das in der Natur als Mineral vorkommende Calciumsulfat- auch Gips genannt- bildet oft schöne, stabförmige Kristalle. ´
Beispiel für ein Hydrogensulfat:
Kaliumhydrogensulfat ist ein saures Salz. Bei der Reaktion von Kaliumhydrogensulfat und Wasser entsteht solch eine saure Salzlösung.
Nachweis von Schwefelsäure
Konzentrierte Schwefelsäure wird durch die Reaktion mit organischen Substanzen nachgewiesen. Wenn ein Holzspan in konzentrierte Schwefelsäure getaucht wird, dann wird er langsam schwarz. Es ist möglich, durch unterschiedliche Reaktionen verdünnte und konzentrierte Schwefelsäure zu unterscheiden. Bei verdünnter Säure bildet sich bereits bei Raumtemperatur Wasserstoff, im Gegensatz wie bei konzentrierter Schwefelsäure, diese muss erhitzt werden.
Verwendung von Schwefelsäure
In der Industrie ist Schwefelsäure eines der wichtigsten Chemikalien. Verwendet wird sie zur
Herstellung von Düngemitteln, Waschmitteln, Sprengstoffen, Farbstoffen, Kunststoffen und
Medikamenten.
Des Weiteren findet die Schwefelsäure bei Metalloberflächen(z.B. Verchromungen), in Autobatterien
als „Batteriesäure“ Verwendung. Auch in der Nahrungsmittelindustrie wird die Schwefelsäure als Trocknungsmittel verwendet. Die Papierindustrie verwendet die Schwefelsäure als Flockungsmittel bei der Entsorgung von Wasser eingesetzt. In der Bergbauindustrie wird die Schwefelsäure als Aufschlussmittel für Schwerlösliche Stoffe benutzt.
Herstellung von Schwefelsäure H2SO4
Die Herstellung von Schwefelsäure ist kompliziert. Zunächst muss Schwefeldioxid gewonnen werden. Es fällt sowohl bei der Gewinnung von Metallen, als auch bei der Entschwefelung von Erdöl- und gas an.
Als nächstes muss man das Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid oxidieren. Das Schwefeltrioxid wird im so genannten „Kontaktverfahren“ unter zu Hilfenahme von Katalysatoren erzeugt. Als Katalysator wird vor allem Vanadium(V)-oxid verwendet. Man muss bei einer Temperatur von über 400° C arbeiten, um zu einer wirtschaftlichen Ausbeute an Schwefeltrioxid zu gelangen. Nun kommt es zu der Bildung von Schwefelsäure. Das Gebildete(noch heiße) Schwefeltrioxid wird auf ca. 180-200° C abgekühlt und in heiße, konzentrierte Schwefelsäure eingeleitet. Mit dem in der konzentrierten Schwefelsäure noch enthaltenen Wasser setzt sich das Schwefeltrioxid zur Schwefelsäure um. Teilweise löst sich das Schwefeltrioxid auch nur in der Schwefelwärme auf, sodass „rauchende Schwefelsäure“ entsteht. Diese wird anschließend mit Wasser zu 98%-iger Schwefelsäure verdünnt.
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: Madelchen
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