EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

122 122 Schwefelsäure – Eigenschaften und Verwendung 5.8 Wichtige Säuren Abb. 122–1: Eigenschaften der Schwefelsäure Schwefelsäure – H 2 SO 4 Eigenschaften der Schwefelsäure Schwefelsäure ist eine farblose ölige Flüssigkeit von hoher Dichte und hohem Siedepunkt. Sie ist eine starke Säure. Konzentrierte Schwefelsäure wirkt stark Wasser anziehend (hygroskopisch). Sie nimmt Wasser aus der Luftfeuchtigkeit auf (Trocknungsmittel) und erwärmt sich beim Verdünnen sehr stark. Die dabei freiwerdende Wärmemenge beträgt 95,4 kJ/mol H 2 SO 4 . Daher darf sie nur unter Vorsichtsmaßnahmen verdünnt werden. Man muss Schwefelsäure portionswei- se unter Rühren in das vorgelegte Wasser gießen, damit sich die Wärme verteilen kann Die Wasser entziehende Wirkung ist so stark, dass Schwefelsäure aus sauer- stoffhältigen organischen Verbindungen Wasser abspaltet und diese dadurch verkohlen. Durch die Wasser entziehende Wirkung und ihre Wirkung als starke Säure gehört konzentrierte Schwefelsäure zu den gefährlichen und unfallträch- tigen Chemikalien im Labor. Schwefelsäurespritzer zerstören die Kleidung und verursachen schmerzhafte Wunden. Beim Umgang mit konzentrierter Schwe- felsäure sollte prinzipiell eine Schutzbrille getragen werden. Verwendung der Schwefelsäure Schwefelsäure ist die mit Abstand meisthergestellte Säure. Die Weltproduktion beträgt weit über 100 Millionen Tonnen jährlich. Produktion von Düngemitteln Ein großer Teil der Schwefelsäure wird zur Produktion von Düngemitteln ver- wendet. Sowohl bei Phosphaten als auch bei Stickstoffdüngern und bei Kalidün- gern wird in der Produktion Schwefelsäure eingesetzt. Der Grund dafür ist, dass Sulfate im Boden für die Pflanzen nicht schädlich sind. Produktion von TiO 2 – Weißpigment Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet für Schwefelsäure ist die Herstellung von Titan(IV)-oxid (TiO 2 ). Es ist ein ausgezeichnet deckendes Weißpigment für Lacke und Straßenmarkierungsfarben, für Kunststoffe und Papier. Da es ungiftig ist, wird es auch in Zahnpasten, Kosmetikas und Lebensmitteln verwendet. Es ist bei weitem das wichtigste Weißpigment (Weltproduktion: mehrere Millionen Tonnen pro Jahr). Beim Prozess fallen pro Tonne Titan(IV)-oxid 6–9 t 20%ige Schwefelsäure an. Da Schwefelsäure sehr billig und die Aufkonzentrierung der Dünnsäure sehr energieauf- wändig ist, wurde sie früher von Schiffen in das Meer geleitet (Dünnsäureverklap- pung). Dies hat zu großen Umweltschäden in der Nordsee geführt. Daher baut man heute Anlagen, die die Dünnsäure wieder in die Produktion rückführen, auch wenn die Energiekosten den Schwefelsäurepreis stark übersteigen. Produktion von Viskose Bei der Herstellung von Textilfasern auf Cellulosebasis (Viscose) wird aus Holz gewonnene Cellulose mit Natronlauge und Schwefelkohlenstoff behandelt. Die Lösung wird durch eine Spinndüse in ein Bad mit verdünnter Schwefelsäure gepresst. Dabei wird die Natronlauge neutralisiert. Nitriersäure Mit Salpetersäure gemischt, dient Schwefelsäure als „Nitriersäure“ zur Herstel- lung von Sprengstoffen und Lackrohstoffen (Nitrolacke). Bleiakkumulator In Bleiakkumulatoren wird etwa 30%ige Schwefelsäure als Elektrolyt eingesetzt. Festpunkt 10,4 °C Kochpunkt 279,6 °C Dichte 1,83 g/cm 3 • Farblose, ölige Flüssigkeit • Hygroskopisch • Gutes Oxidationsmittel (konz. H 2 SO 4 ) H 2 SO 4 C 6 H 12 O 6 6 H 2 O + 6 C [H 2 SO 4 ] Traubenzucker Abb. 122–2: Verdünnen von Schwefelsäure Konz. H 2 SO 4 H 2 SO 4 Wasser verd. H 2 SO 4 portionenweise rühren Abb. 122–4: Produkte, ausgehend von Schwefelsäure H 3 PO 4 Gips TiO 2 Düngemittel Viskose Lacke Sprengstoffe Akkumulatoren H 2 SO 4 Abb. 122–3: Verkohlen von Glucose durch H 2 SO 4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv