Elemente, Schulbuch

Schwefel 32,1 16 EN 2,4 S Abb. 175.2: Schwefel: Daten Abb. 175.3: Veränderungen des Schwefels beim Erhitzen Abb. 175.1: Molekülmodelle und Gefahrenpotenziale von Wasserstoffperoxid und Ozon Festpunkt: 119 °C Kochpunkt: 444 °C Molekül: S 8 O 3 H 2 O 2 Fest gelb Flüssig gelb Flüssig braun Zäh braun Flüssig braun " Plastischer Schwefel" Schwefel- dampf α -S bzw. β -S λ -S µ -S Temperatur langsam schnell µ -S 175 7.6 DIe 16. GrUPPe ■ 175.1: Die Modifikationen des Schwefels Füll eine Proberöhre zu etwa einem Drittel mit Schwefelpulver und er- wärm vorsichtig mit dem Gasbrenner (jede örtliche Überhitzung vermeiden)! Eine gelbe, dünnflüssige Schwefelschmelze entsteht. Lass sie abkühlen und be- obachte! Nach kurzer Zeit kristallisieren in der Schmelze rasch wachsend nadel- förmige Kristalle, der monokline Schwefel. Nun erhitz kräftiger! Der Schwefel schmilzt erneut, wird dunkelbraun und zäh wie Harz. Erhitz weiter, bis der Schwefel wieder dünnflüssiger wird, und gieß den Inhalt der Proberöhre in ein Becherglas mit kaltem Wasser! Der so entstandene plastische Schwefel ist gummiartig plastisch. SCHülERVERSUCH Schwefel kommt elementar in der Natur vor. Ein Großteil wird heute aber bei der Erdöl- und Erdgasentschwefelung gewonnen und zu Schwefelsäure weiterverarbei- tet. (Kap. 5.2.3) Außerdem dient Elementarschwefel zum Vulkanisieren von Kaut- schuk und wird als Spritzmittel im Weinbau verwendet (Netzschwefel). Dabei wan- delt sich der an sich ungiftige Schwefel durch langsame Oxidation in Schwefeldioxid oder an der Blattoberfläche in Schwefelwasserstoff um, der dann gegen Pilzkrank- heiten und Spinnmilben wirksam ist. Auch Schwefelsalben gegen Pilzkrankheiten wirken auf diese Weise. O 3 → O 2 + O Hergestellt wird Ozon durch elektrische Entladungen im Sauerstoffstrom. Das dabei gewonnene Gas wird vor allem als Desinfektions- und Bleichmittel verwendet. Ozon als Umweltgift bzw. als Schutzschild in der Atmosphäre siehe Kapitel 6. Wasserstoffperoxid – H 2 O 2 Wasserstoffperoxid ist eine farblose, etwas zähe Flüssigkeit (Abb. 175.1). Seine Mo- leküle sind metastabil und zerfallen leicht durch Autooxidation. 2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2 Der dabei sich vorerst bildende atomare Sauerstoff wirkt als starkes Oxidationsmittel. Die Herstellung erfolgt durch Reaktion von Dihydrogendisulfat mit Wasser (Hydrolyse). H 2 S 2 O 8 + 2 H 2 O → H 2 O 2 + 2 H 2 SO 4 Verwendung findet Wasserstoffperoxid, das in 30%iger wässriger Lösung als Perhyd- rol in den Handel gelangt, als Desinfektions- und Bleichmittel (Bleichstoffe in Wasch- mitteln, Bleichen – Blondieren – der Haare) sowie zur Herstellung anderer Peroxide. Schwefel und seine Verbindungen Elementarer Schwefel Schwefel ist ein gelber Feststoff, der geruchlos und in Wasser unlöslich ist. Er be- steht aus ringförmigen, unpolaren S 8 -Molekülen. Diese ordnen sich je nach Tempe- ratur in zwei verschiedenen Gittertypen an. Der rhombische oder α -Schwefel ist die bei Raumtemperatur stabile Modifikation. Bei ca. 95 °C geht er in den monoklinen b -Schwefel über und wird bei 119 °C flüssig. Die hellgelbe Flüssigkeit wird λ -Schwefel genannt und besteht wie die festen Modifikationen aus S 8 -Ringen. Bei weiterer Temperaturerhöhung reißen die Molekülringe auf und bilden länger werdende Ket- ten. Der flüssige gelbe Schwefel wird zu einer braunen zähen Masse, dem µ-Schwefel. Durch Abschrecken mit kaltem Wasser kann der µ-Schwefel „erstarren“, wird aber nicht fest, sondern bleibt gummiartig zäh. Er wandelt sich nach einiger Zeit in den bei Zimmertemperatur stabileren α -Schwefel um (Abb. 175.3). Durch weiteres Erhitzen wird Schwefel wieder dünnflüssiger (Verkürzung der Mo- lekülketten). Bei 444 °C siedet Schwefel. Der Dampf besteht hauptsächlich aus S 2 - Molekülen. Bei Luftzutritt beginnt er bereits vor dem Verdampfen zu brennen, da seine Zündtemperatur bei 260 °C liegt. Er verbrennt mit blassblauer Flamme zu Schwefeldioxid. Kühlt man Schwefel vor dem Verdampfen schnell ab, so bildet er eine plastische Masse aus langen Molekülketten (plastischer Schwefel). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv