Elemente, Schulbuch

Abb. 177.1: Schwefelsäure: Daten Abb. 177.4: Löslichkeit von Metallen in H 2 SO 4 Abb. 177.3: Verkohlung von Glucose durch H 2 SO 4 Abb. 177.2: Verdünnen von Schwefelsäure H 2 SO 4 • Farblose, ölige Flüssigkeit • Hohe Dichte 1,85 kg/L • Fp = 3 °C Kp = 338 °C • Hygroskopisch • Konzentrierte Schwefelsäure ist ein gutes Oxidationsmittel H 2 SO 4 Wasser Wasser H 2 SO 4 C 6 H 12 O 6 6 H 2 O + 6 C [H 2 SO 4 ] Traubenzucker Zn Mg Cu verdünnte H 2 SO 4 H 2 konz. H 2 SO 4 H 2 SO 4 H 2 SO 4 H 2 SO 4 H 2 SO 4 Cu H 2 SO 2 177 7.6 DIe 16. GrUPPe im Labor. Besonders gefährlich ist heiße konzentrierte Schwefelsäure, da wegen des hohen Siedepunktes die erwähnten Reaktionen besonders rasch ablaufen. Schwefelsäurespritzer zerstören die Kleidung und verursachen schmerzhafte Wun- den. Beim Umgang mit konzentrierter Schwefelsäure sollte prinzipiell eine Schutz- brille getragen werden. ■ 177.1: Reaktionen der Schwefelsäure Schutzbrille, Schutzscheibe! a) Man legt in einem 250 mL Erlenmeyerkolben etwa 50 mL Wasser vor und gießt portionsweise insgesamt ca. 50 mL Schwefelsäure zu (nach jeder Zugabe umschüt- teln!). Mit einem Thermometer kann man die kräftige Erwärmung feststellen. Die verdünnte Säure hebt man für weitere Versuche auf. b) Man vermischt in einem kleinen Becherglas etwa gleiche Mengen Staubzucker und kalte konzentrierte Schwefelsäure. Der Zucker wird augenblicklich dunkel. Nach kurzer Zeit erwärmt sich die Schwefelsäure durch das entzogene Wasser, die Reak- tion wird rascher und der Zucker verkohlt zu einer voluminösen Kohlenstoffmasse, die im Becherglas hochsteigt. ■ 177.2: Löslichkeit von Metallen in Schwefelsäure Schutzbrille, Schutzscheibe! a) Man gibt Zinkgranalien, ein Stück Mg-Band und ein Stück Cu-Draht in verdünnte Schwefelsäure. Die unedlen Metalle reagieren augenblicklich unter Wasserstoff- entwicklung, das edle Kupfer nicht (Abb. 177.4). b) Man erwärmt ein kleines Stück Kupferdraht mit ca. 2 mL konzentrierter Schwefel- säure. Zuerst tritt keine Reaktion ein (Passivierung). Mit zunehmender Erwärmung entsteht eine Schicht schwarzen Kupfer(II)-oxids, die sich mit steigender Tempera- tur auflöst. Unter kräftiger SO 2 -Entwicklung reagiert das edle Metall Kupfer mit der heißen konzentrierten Schwefelsäure. LEHRERVERSUCH LEHRERVERSUCH Verdünnte Schwefelsäure ist zwar ein Oxidationsmittel ( E °, siehe Tabelle im Anhang), das Redox-Potenzial ist aber nicht viel größer als das von H 3 O + . Sie greift daher nur unedle Metalle an, wobei die raschere Reaktion zwischen Metall und H 3 O + zu Was- serstoff abläuft. Dabei verhält sie sich wie eine nicht oxidierende Säure. Konzentrierte Schwefelsäure ist ein gutes Oxidationsmittel. Ihr Redox-Potenzial kann nicht aus der Redox-Tabelle für wässrige Elektrolytlösungen abgelesen werden, da keine wässrige Lösung vorliegt. In kaltem Zustand bilden viele Metalle eine Passi- vierungsschicht und reagieren daher nicht. Deshalb kann konzentrierte Schwefel- säure in Kesselwagen aus Eisen transportiert werden. Im heißen Zustand greift konzentrierte Schwefelsäure fast alle Metalle an, außer Gold und Platinmetalle. Dabei wird sie zu Schwefeldioxid reduziert. Weitere wichtige Schwefelverbindungen Schwefeldioxid – SO 2 Das farblose, giftige und stechend riechende Gas ensteht bei der Verbrennung von Schwefel an Luft. Seine katalytische Oxidation führt zu Schwefeltrioxid (SO 3 ), das mit Wasser zu Schwefelsäure reagiert (Kap.5). Schwefeldioxid löst sich gut in Wasser (40 Liter SO 2 in 1 Liter Wasser bei 20 °C), wobei sich Schweflige Säure (H 2 SO 3 ) bildet. Schwefeldioxid als Umweltgift siehe Kapitel 6. Natriumthiosulfat – Na 2 S 2 O 3 • 5 H 2 O Farbloses gut wasserlösliches Salz, das bei 48,5 °C im eigenen Kristallwasser schmilzt. Natriumthiosulfat ist das Natriumsalz der Thioschwefelsäure (H 2 S 2 O 3 ) und wird vor allem als Fixiersalz in der Fotografie verwendet. In der analytischen Chemie werden Natriumthiosulfat-Lösungen als Titer in der Iodometrie (Redox-Titration) verwendet. I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 → 2 NaI + Na 2 S 4 O 6 ■ 177.1: Formulier die Reaktionsglei- chungen für die Reaktionen in Versuch 177.2! ÜBUNGEN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv