Stoffe, Schulbuch

1 Kapitelname 7 Die Umwandlung von Stoffen durch den Menschen 108 7.12 Technisch wichtige Säuren und Basen Schwefelsäure Schwefelsäure H 2 SO 4 ist die weltweit am meisten hergestellte Säure. Die Weltproduktion beträgt über 100 Millionen Tonnen. Schwefelsäure benötigt man vor allem zur Produktion von Dün- gemitteln und Viscosefasern (siehe Kap. 7.5), zur Herstellung von weißen Pigmenten für Lacke und Kunststofffärbung und zusammen mit Salpetersäure zur Herstellung von Sprengstoffen und Lacken. Konzentrierte Schwefelsäure gehört zu den gefährlichsten Säuren, die man im Labor findet. Sie ist sehr stark ätzend. Dabei wirkt sie nicht nur als starke Säure, sondern auch als Wasser entziehende Substanz. Wir haben diese Eigen- schaft schon bei den Estern (Kap. 5.5) und bei den Kohlenhydraten (Kap. 6.4.) kennen gelernt. Sie verkohlt durch Wasserentzug organische Verbindungen. Dabei wird sie heiß, was die Reaktionsgeschwindigkeit noch steigert (Versuch 109.1). Auch beim Verdünnen von Schwefelsäure muss man vorsichtig sein, denn dabei wird sehr viel Wärme frei (Versuch 109.2). Da Schwefelsäure eine höhere Dichte als Wasser hat, muss man die Säure in kleinen Portionen ins Wasser gießen und dabei gut umrühren. Umgekehrt würde das Wasser auf der Säure schwimmen und bis zum Sieden erhitzen. Umherspritzende Säuretrop- fen verätzen die Haut und vor allem die Augen! Bei Experimenten mit Schwe- felsäure muss man daher immer eine Schutzbrille tragen! Herstellung der Schwefelsäure Schwefelsäure wird heute fast ausschließlich aus Schwe- fel hergestellt, der in den Raffinerien bei der Entschwe- felung der Erdölprodukte anfällt. Schwefelsäure ist eine Sauerstoffsäure, das bedeutet, dass sie außer Schwefel und Wasserstoff noch Sauerstoff enthält. Die Schwefelsäure entsteht durch die Reaktion von Schwefeltrioxid (SO 3 ) mit Wasser. Man erzeugt es durch Verbrennen von Schwefel zu Schwefeldioxid und anschließender Oxidation des Schwefeldioxids zu Schwefeltrioxid mit Hilfe von Katalysa- toren. S + O 2 → SO 2 2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3 Katalysator ist notwendig. SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 Salpetersäure Salpetersäure HNO 3 wird technisch in riesigen Mengen benö- tigt. Die Weltproduktion beträgt fast 100 Millionen Tonnen. Die Hauptmenge wird zur Düngemittelherstellung eingesetzt, aber auch die Produktion von Sprengstoffen und Lacken (zusam- men mit Schwefelsäure) verbraucht große Mengen. Auch Salpetersäure ist sehr gefährlich. Im Labor verwendet man sie meist 65%ig. Sie ist als starke Säure natürlich ätzend. Die größte Gefahr ist aber die heftige Reaktion mit Metallen und anderen Alltagsstoffen wie Holz. Dabei bildet sich das Stickstoffdioxid NO 2 . Dieses braune Gas ist ein sehr starkes Lun- gengift und etwa so gefährlich wie Chlor. Es riecht aber viel schwächer und kann daher zu schweren Lungenschäden führen. Die Symptome der Vergiftung treten erst bis zu zehn Stunden nach dem Einatmen auf, dann ist aber jede Hilfe zu spät. Daher muss man Versuche, bei denen NO 2 entsteht, auf jeden Fall unter dem Abzug durchführen (Versuch 109.3). Wird im Raum irrtümlich NO 2 frei, muss sofort gut gelüftet werden. 100%ige Salpetersäure zerfällt teilweise von selbst in die giftigen Stickstoffoxide und Wasser. Daher nennt man sie rau- chende Salpetersäure. Sie ist noch gefährlicher als 65%ige. Man benötigt sie hauptsächlich in der Technik und zur Sprengstoffherstellung. Abb. 108.1: Herstellung der Schwefelsäure Abb. 108.2: Verwendung der Schwefelsäure Luft Schwefel SO 2 H 2 SO 4 SO 3 H 2 O S + O 2 SO 2 H 2 O + SO 3 2 SO 3 H 2 SO 4 2 SO 2 + O 2 H 2 SO 4 für: Phosphorsäure Gips Weißpigment Düngemittel Viscose Lacke Sprengstoffe Akkus STOPP Gießt du Wasser in die Säure, dann passiert das Ungeheure! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv