Elemente, Schulbuch

Abb. 176.1: Schwefelwasserstoff: Daten Abb. 176.2: Die Bildung von Sulfidniederschlägen Abb. 176.3: Das Nachdunkeln alter Gemälde H 2 S • giftiges, nach faulen Eiern riechendes Gas • Dichte größer als Luft • Fp = –85,5 °C Kp = –60,3 °C • wasserlöslich 2,57 L/L H 2 O (bei 20 °C, 1 bar) • schwache Säure Pb 2+ Zn 2+ Cu 2+ Cd 2+ Mn 2+ Fe 2+ PbS ZnS CuS CdS MnS FeS H 2 S H 2 S Viele Jahre PbCO 3 … weiß PbS … schwarz PbCO 3 + H 2 S → CO 2 + H 2 O + PbS 176 Schwefelwasserstoff Schwefelwasserstoff – H 2 S – ist ein sehr giftiges (MAK-Wert 1 ppm), farbloses Gas. Es entsteht bei der Zersetzung von Eiweiß aus schwefelhältigen Aminosäuren und bewirkt den charakteristischen Geruch faulender Eier. Die Geruchsschwelle ist sehr niedig (0,1 ppm), es tritt jedoch rasch Abstumpfung ein. Größere Konzentrationen wirken durch Lähmung des Atemzentrums im Gehirn rasch tödlich. Scherzartikel wie „Stinkbomben“ auf Schwefelwasserstoffbasis sind daher gefährlich. In der Natur kommt Schwefelwasserstoff in Vulkangasen und im Erdgas vor (in Extremfällen bis zu über 50 %). Er ist dann Rohstoff zur Schwefelgewinnung. In manchen Thermal- quellen tritt H 2 S-hältiges Wasser zutage und wird für Badekuren verwendet. In Wasser ist H 2 S bis zu einer Konzentration von ca. 0,1 mol/Liter löslich und wirkt schwach sauer. Im Labor erzeugt man ihn durch eine Protolysereaktion zwischen Eisen(II)-sulfid und starken Säuren. Die Salze des Schwefelwasserstoffs heißen Sul- fide (S 2– ). Viele Schwermetallsulfide sind extrem schwer löslich. In der analytischen Chemie dienen sie zum Nachweis von Schwermetall-Ionen. ■ 176.1: Zündtemperatur Im Abzug durchführen! Man erzeugt Schwefelwasserstoff in einem Gasentwickler durch Auftropfen von Salz- säure auf Eisen(II)-sulfid. Den Schwefelwasserstoff leitet man in die wässrigen Lösun- gen von Blei(II)-acetat und Silbernitrat. Sofort fallen die schwer löslichen Sulfide PbS und Ag 2 S als schwarze Niederschläge aus. LEHRERVERSUCH Die Sulfide von Blei, Silber und Quecksilber haben p K L -Werte zwischen 30 und 50. Sie sind daher auch in starken Säuren unlöslich (gekoppelte Reaktion aus Protolyse und Löslichkeit). Sulfide sind wichtige Erze (Kupferkies CuFeS 2 , Bleiglanz PbS, Zink- blende ZnS, Silberkupferglanz Ag 2 S • Cu 2 S). Das dunkle Anlaufen von Silberbesteck beruht auf einer Reaktion zwischen H 2 S und Silber. Als edles Metall reagiert Silber normalerweise nicht mit Säuren, die extreme Schwerlöslichkeit des Reaktionsproduktes Ag 2 S erzwingt in dem Fall aber die Reak- tion (gekoppelte Reaktion aus einem Redox-Prozess und Löslichkeit). Daher soll man weiche Eier nicht mit Silberlöffeln essen, da die Eier auch im genießbaren Zustand Spuren von H 2 S abgeben. Auch die dunklen Farben vieler alter Gemälde beruhen auf der Wirkung von H 2 S. Man verwendete früher häufig Bleiverbindungen als Pigmente für Malerfarben. H 2 S wandelt diese in schwarzes Bleisulfid um (Abb. 176.3). In Spuren ist H 2 S in allen be- wohnten Räumen vorhanden (Ausscheidung durch die Haut, Darmgase). Schwefelsäure Die technisch wichtigste Schwefelverbindung ist die Schwefelsäure H 2 SO 4 . (Kap. 5.2.3) Sie ist eine farblose ölige Flüssigkeit von hoher Dichte (1,85 kg/dm 3 ) und ho- hem Siedepunkt (338 °C). Konzentrierte Schwefelsäure wirkt stark Wasser anziehend (hygroskopisch). Sie nimmt Wasser aus der Luftfeuchtigkeit auf (Trocknungsmittel) und erwärmt sich beim Verdünnen sehr stark (95,4 kJ/mol H 2 SO 4 ). Daher darf sie nur unter Vorsichtsmaßnahmen verdünnt werden. Man muss Schwefelsäure portions- weise unter Rühren in das vorgelegte Wasser gießen, damit sich die Wärme vertei- len kann. Im umgekehrten Fall erhitzt sich das eingegossene Wasser rasch bis zum Sieden und verspritzt die heiße Säure (Abb. 177.2). Merkspruch: Nie das Wasser in die Säure, sonst passiert das Ungeheure! Die Wasser entziehende Wirkung ist so stark, dass Schwefelsäure aus sauerstoff- hältigen organischen Verbindungen Wasser abspaltet. Bei Kohlenhydraten bleibt nur mehr Kohlenstoff zurück – man sagt, Schwefelsäure verkohlt organische Ver- bindungen (Abb. 177.3). Technische Schwefelsäure ist auf Grund verkohlter organi- scher Verunreinigungen meist dunkel gefärbt. Durch die Wasser entziehende Wirkung und ihre Wirkung als starke Säure gehört konzentrierte Schwefelsäure zu den gefährlichen und unfallträchtigen Chemikalien 7 CHEMISCHE EIgEnSCHAFTEn EInIgER STOFFE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv