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Schwefel S



Chemie Referat


Schwefel (S)



Schwefel ist das 2. Element der 6 Hauptgruppe des Periodensystems. Der Name stammt vom lateinischen  sulphur = Schwefel


Schwefel war schon im Altertum bekannt. Vor 4000 Jahren wurde bereits Schwefeldioxid in Agypten zum Bleichen von Geweben benutzt. Homer beschrieb die Verwendung des brennenden Schwefels zur Desinfektion; die Römer benötigten Schwefel zur Herstellung vom Medizin.

Mit der Erfindung des Schießpulvers in Europa anfangs des 14. Jahrhunderts wuchs das Interesse am Schwefel.




Die Erzeugung von Schwefelsäure durch Erhitzen von Alaun (A. ist eine Art Salz) wird in alchemistischen Schriften des 13.Jahrhunderts erstmals erwähnt.

Heute zählt die Schwefelsäure zu den wichtigsten Grundstoffen der chemischen Industrie.



Die Daten Schwefels wie Ordnungszahl, Atommasse, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Dichte, Oxidationszahl könnt ihr aus eurem Stichwortzettel entnehmen.


Die Vorkommen des Schwefels:

Folie: Landkarte


Schwefel steht an der 13. Stelle der Elementhäufigkeit. Der Anteil der Erdrinde beträgt etwa 0,052 Gewichtsprozent.

Schwefel tritt sowohl gediegen als auch gebunden in sedimentären Lagerstätten und vulkanischen Ablagerungen auf. Kohlen enthalten 1-2% Schwefel, Erdöl bis zu 3%. Erdgase und Schwefelquellen bringen gasförmiges H2S zutage. Auch organische Substanzen (z.B.: Eiweise)  enthalten Schwefel.

Wichtige Schwefelmineralien sind:

Zinkblende ZnS

Anhydrit CaSO4

Kieserit MgSO4 und

Glaubersalz Na2SO4



Nun zu den Eigenschaften:

Schwefel ist ein geruchloses, gelbes Nichtmetall, das in zahlreichen, noch nicht vollständig aufgeklärten Modifikationen auftritt. Die Basisstruktur ist ein gewellter Achterring.


Folie: Kristallformen von S.


Es gibt 4 verschieden Arten des Schwefels:

Den a, den b, den l und den m Schwefel


a-Schwefel oder auch rhombischer Schwefel, ist die einzige thermodynamsich stabile Modifikation. Er bildet gelbe, spröde, rhombische Kristalle, deren Grundstruktur aus 16 Achterringen besteht. Er ist wasserunlöslich.


b - Schwefel, monokliner Schwefel, entsteht langsam oberhalb 95,6°C aus a-Schwefel. Er bildet helle, nadelartige, monokline Kristalle mit einer Grundstruktur aus 6 Achterringen. Er ist ebenfalls wasserunlöslich, genauso wie der a-Schwefel.


l-Schwefel oder auch "cyclo-Oktaschwefel". Er entsteht oberhalb 118,8°C aus b-Schwefel. Es ist eine hellgelbe durchsichtige Schmelze, in der der Schwefel noch immer als Achterring vorliegt. Löslich in Carbondisulfid.


Der letzte, der m-Schwefel auch "catena-Polyschwefel" genannt. Er steht mit dem l-Schwefel im Gleichgewicht. Sein Anteil wächst mit steigender Temperatur und überwiegt oberhalb 159°C. m-Schwefel ist dunkelbraun, harzartig zäh und besteht aus langen S-Molekülketten mit helix-artiger Struktur. Er ist unlöslich in Carbonsulfid.




Nachweis:


Doch wie kann man Schwefel überhaupt nachweisen?

Der Nachweis gelingt uns mit Hilfe der Heparprobe:

Eine Sodaperle wird am Magnesiastäbchen geschmolzen und in die zu prüfende Substanz getaucht. Anschließend Erhitzen in der Oxidationsflamme des Bunsenbrenners, um störende Substanzen zu verflüchtigen. Dann wird die Perle in der reduzierten Flamme geschmolzen. Ist Schwefel vorhanden, so hinterläßt die angefeuchtete Perle auf einem blanken Silberblech einen schwarzen Fleck von Silbersulfid Ag2S.


Nun zur Gewinnung:


Folie: Frasch Verfahren


Heute verwendet man großteils das Frasch-Verfahren. Es wurde um 1900 von Hermann Frasch entwickelt, um Schwefellager in Texas und Lousiana in einigen hundert Metern Tiefe auszubeuten.

Drei  Rohre werden in das Bohrloch eingeführt. Am Fuß ist das äußere Rohr perforiert, durch die Löcher tritt von oben eingesperrter überhitzter Wasserdampf (rund 180°C) in das Schwefellager. 10 - 15 t Dampf schmelzen eine Tonne Schwefel. Durch das innere Rohr wird heiße Preßluft (rund 40bar) eingeblasen, die dann den geschmolzenen Schwefel im mittleren Rohr zutage bringt.

So ein Bohrloch fördert ca. 300T/ Schwefel pro Tag.


Der erstarrte Schwefel ist so rein, daß er direkt an die Verbraucher verschickt werden kann. Gediegener Schwefel wird heute vorwiegend nach dem Frasch-Verfahren abgebaut.

Zur Zeit werden ca. 80 Tonnen Schwefel pro Jahr abgebaut. Der Preis hierfür beträgt ca. 2000 Schilling pro Tonne.


Ihr werdet euch jetzt sicher Fragen wofür man Schwefel braucht. Im Alltag treffen wir fast immer auf Schwefel. Zum Beispiel in Zündhölzer, Farben, Schwarzpulver und medizinischen Präparaten findet man reinen Schwefel.

Doch Schwefel ist auch neben Salz, Kalk, Kohle und Erdöl eines der 5 Basisrohstoffe der chemischen Großindustrie. Etwa 85 % der S-Produktion dienen der Schwefelsäureherstellung.



Über die wichtigsten Schwefelverbindungen wird euch nun Markus einiges erzählen.

 








Allgemein

2. Element der 6. Hauptgruppe; vom lateinischen sulphur = Schwefel

Schwefel auch im Altertum bekannt. Vor 4000 Jahren benutzten es schon die Agypter zum Bleichen; Römer benutzten es um Medizin herzustellen.

Schwefelsäure zählt heute zu den wichtigsten Grundstoffen der chemischen Industrie


Daten & Fakten

Symbol: S

Ordnungszahl: 16

Atommasse: 32,0645 u

Schmelztemperatur: 119°C

Siedetemperatur: 444°C

Dichte 2,07 kg/dm³





Vorkommen

Schwefel tritt sowohl gediegen als auch gebunden in sedimentären Lagerstätten und vulkanischen Ablagerungen auf.

Wichtige Schwefelmineralien:

Zinkblende ZnS

Anhydrit CaSO4

Kieserit MgSO4 und

Glaubersalz Na2SO4


  Eigenschaften

S. ist ein geruchloses, gelbes Nichtmetall. Die Basisstruktur ist ein gewellter Achterring


4 verschieden Modifikationen von Schwefel:

a b l m-Schwefel


Nachweis

Der Nachweis gelingt uns mit Hilfe der Heparprobe:

Eine Sodaperle wird am Magnesiastäbchen geschmolzen und in die zu prüfende Substanz getaucht. Anschließend Erhitzen in der Oxidationsflamme des Bunsenbrenners, um störende Substanzen zu verflüchtigen. Dann wird die Perle in der reduzierten Flamme geschmolzen. Ist Schwefel vorhanden, so hinterläßt die angefeuchtete Perle auf einem blanken Silberblech einen schwarzen Fleck von Silbersulfid Ag2S.


Gewinnung

Frasch Verfahren:

1900 von Hermann Frasch entwickelt, um Schwefellager in einigen hundert Metern Tiefe auszubeuten.

Drei  Rohre werden in das Bohrloch eingeführt. Am Fuß ist das äußere Rohr perforiert, durch die Löcher tritt von oben eingesperrter überhitzter Wasserdampf (rund 180°C) in das Schwefellager. 10 - 15 t Dampf schmelzen eine Tonne Schwefel. Durch das innere Rohr wird heiße Preßluft (rund 40 bar) eingeblasen, die dann den geschmolzenen Schwefel im mittleren Rohr zutage bringt.













Schwefelverbindungen


Rekuperationsschwefel aus Hydrogensulfid:


6H2S + 3 O3 6S + 6H2O

Reduktion des Rekuperationsschwefel in mit Koks beschichteten heißen Generatoren

SO2 + C S +CO2



Hydrogensulfid:

An Luft verbrennt H2S je nach Sauerstoffzufuhr:


2H2S + 3O2 2 SO2 + 2 H2O

oder

2H2S + O2 2 S + 2 H2O




Hydrogensulfidwasser:

H2S == H+ + HS- == 2H+ + S2)



Schwefeldioxid:


Schmelzpunkt: -75,48°C

Siedepunkt: -10,02°C


S + O2_ SO2



Schwefelige Säure:

Entsteht durch Einleiten von SO2 in Wasser


SO2 + H2O == H2SO3


H2SO3 == H+ + HSO-3 == + SO3



Mit Wasser reagiert SO3 unter starker Wärmeentwicklung zu Schwefelsäure.

b -SO3 + H2O H2SO4

SO3 kann nicht durch direkte Verbrennung von S hergestellt werden, da SO3 in der Wäre zerfällt. Technische Gewinnung bei 400 - 600°C aus Schwefeldioxid:

2 SO2 + O2 2SO3



Thioschwefelsäure

H2S2O3 ist eine farblose, ölige Flüssigkeit, die nur bei sehr niedrigen Temperaturen oder in organischen Lösungsmittlen beständig ist. Sie zerfällt im wasserfreien Medium oberhalb -78°C:



H2S2O3 H2S + SO3


In Gegenwart von Wassere geht die Reaktion weiter und kolloidaler Schwefel fällt aus:


H2S + SO3 H2SO3 + S














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