PROJEKT DATABROADCAST SCHULFERNSEHEN
Säuren und ihre Wirkungen / Fakten 2
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Fakten zum Thema
Schwefelsäure
Die Schwefelsäure ist eine starke Mineralsäure der chem. Zusammensetzung H
2
SO
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und bildet eine farblose, ölige Flüssigkeit. Die wasserfreie, reine Schwefelsäure ist das Monohydrat des Schwefeltrioxids, des Anhydrids der Schwefelsäure. Das Schwefeltrioxid, SO
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, löst sich in jedem Verhältnis in Schwefelsäure zu Oleum, der beträchtliche SO
3
-Partialdruck ergibt an feuchter Luft “rauchende Schwefelsäure”. Handelsübliche Schwefelsäure ist 96% ig (Erstarrungspunkt bei -19° C). Beim Verdünnen von konzentrierter Schwefelsäure mit Wasser werden erhebliche Wärmemengen frei. Dabei tritt gleichzeitig eine Volumenkontraktion ein, das kleinste Volumen und die größte Dichte (1,83 g/cm
3
) weist 97,6%ige Schwefelsäure auf. Die hygroskopische Wirkung der Schwefelsäure ist so groß, daß sie auf organische Substanzen verkohlend und oxidierend wirkt. Da Schwefelsäure eine zweibasige Säure ist, kann sie zwei Salzreihen bilden, saure Sulfate (Hydrogensulfate) und neutrale Sulfate. In Wasser ist sie in der ersten Stufe fast vollständig dissoziiert: H
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SO
4
-> HSO
4
-
+ H
+
, das zweite H-Atom wird nur zu einem geringen Teil abdissoziiert. Unedle Metalle werden von verdünnter Schwefelsäure unter Wasserstoffentwicklung und Bildung der entsprechenden Sulfate gelöst, edle Metalle werden von verdünnter Schwefelsäure nicht angegriffen.
Konzentrierte heiße Schwefelsäure löst auch edle Metalle, wie Kupfer und Silber. Dabei werden diese Metalle erst durch den Zerfall von Schwefelsäure oxidiert nach der Gleichung H
2
SO
4
-> H
2
O + SO
2
+ ; die Oxide werden anschließend zu Sulfaten gelöst. Bei dieser Salzbildung wird kein Wasserstoff, sondern Schwefeldioxid frei, z. B. bei der Bildung von Kupfersulfat: Cu + H
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SO
4 ->
CuSO
4
+ 2 H
2
O + SO
2
.
Eisen wird von konzentrierter Schwefelsäure wegen der Bildung einer Schutzschicht nicht angegriffen (Passivität), konzentrierte Schwefelsäure kann daher in Eisengefäßen transportiert werden. Auch Blei wird von Schwefelsäure nicht gelöst, da sich eine unlösliche, vor weiterem Säureangriff schützende Schicht aus Bleisulfat, PbSO
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, bildet.
Die
Herstellung
der Schwefelsäure erfolgt nach verschiedenen Verfahren. Alle Verfahren gehen von Schwefeldioxid aus, das zu Schwefeltrioxid oxidiert wird. Als Ausgangsmaterial dienen sulfidische Erze, Schwefel, Schwefelwasserstoff und Sulfate, aus denen durch Rösten Schwefeldioxid gewonnen wird. Heute wird fast ausschließlich
elementarer Schwefel
, der bei der Erdölentschwefelung anfällt, zu Schwefeldioxid verbrannt.
Beim Kontaktverfahren wird ein trockenes gereinigtes und abgekühltes SO
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-Luftgemisch über einen Katalysator aus Vanadinpentoxid geführt. Die Oxidation zu SO
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erfolgt bei 500° C. Die freiwerdende Reaktionswärme wird über Austauscherrohre an das einzusetzende Gas abgegeben. Die einzelnen Verfahren unterscheiden sich durch die Anordnung der Kontakthorden und der einzelnen Stufen; neuere Verfahren arbeiten mit Zwischenabsorption des gebildeten Schwefeltrioxids, der SO
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-Gehalt der Röstgase muß dabei größer als 9,5% sein; normalerweise liegt er jedoch nur bei 6,5%. Die den Kontaktofen verlassenden 150 bis 250° C heißen Gase werden auf 100° C abgekühlt. In Absorptionstürmen mit 98%iger Schwefelsäure wird SO
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absorbiert unter Bildung von Pyroschwefelsäure: SO
3
+ H
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SO
4
-> H
2
S
2
O
7
. Durch Zugabe entsprechender Mengen Wasser wird nach der Gleichung H
2
S
2
O
7
+ H
2
O -> 2H
2
SO
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die gewünschte Konzentration erhalten.
Die Hälfte des gesamten Schwefelproduktion wird in Form von Schwefelsäure zur
Düngemittelerzeugung
verwendet. Weitere Verbraucher von Schwefelsäure sind die Erdöl-, Eisen- und Stahlindustrie, die Farbstoff , Textil- und Sprengstoffindustrie. Die Schwefelsäure ist die wichtigste Säure der chemischen Industrie.
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