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Die Chemie-Schule

Thema: Säure - Base - Reaktionen

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48. Eigenschaften der konzentrierten Schwefelsäure - Verwendung

Eigenschaften

Reine Schwefelsäure ist eine schwere, ölige Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 338°C. Neben den allgemeinen Säureeigenschaften, die wir bereits kennengelernt haben, zeigt die Schwefelsäure einige hervorstechende Eigenschaften.

Auf viele organische Stoffe wirkt konz. Schwefelsäure verkohlend und zersetzend, indem sie daraus Wasser abspaltet.

$ \mathrm {\underbrace {C_{6}H_{12}O_{6}}_{Traubenzucker} \quad \xrightarrow{H_{2}SO_{4}} \quad \underbrace {6 \ C + 6 \ H_2O}_{Kohlenstoff + Wasser} } $

Schwefelsäure reißt begierig Wassermoleküle an sich. Wegen der damit verbundenen Wärmeentwicklung kommt es auch beim Verdünnen mit Wasser zu einer beträchtlichen Temperatursteigerung. Achte also darauf: nie das Wasser in die Säure schütten, sonst kann die Flüssigkeit zu sieden anfangen und herausspritzen; u. U. springt sogar das Glas!

 
 
Übergieße in einem Becherglas Zucker, Holz, Baumwollstoff, Papier mit konz. Schwefelsäure. Vorsichtsmaßnahmen beim Arbeiten mit konz. Schwefelsäure treffen!
Bild 1. Einwirkung von konz. Schwefelsäure auf Zucker
 

Die wasserentziehende (= hygroskopische) Wirkung der konz. Schwefelsäure wird im Labor zum Trocknen von Gasen in Waschflaschen und von feuchten Präparaten in Exsikkatoren ausgenutzt.

Bild 2. Exsikkator. Als wasserentziehendes Mittel werden neben konz. Schwefelsäure eine Reihe anderer Verbindungen benützt
Bild 3. Waschflasche. Beim durchleiten eines Gases wird diesem Wasserdampf entzogen.

Konzentrierte Schwefelsäure und Edelmetalle

Bei der Einwirkung von konz. Schwefelsäure auf Kupfer entsteht Schwefeldioxid und schwarzes Kupferoxid, das sich beim Verdünnen in Wasser mit blauer Farbe löst. Dabei spielt sich ein Redoxvorgang ab.

Der gesamte chemische Vorgang ist also eine Redoxreaktion:

Reduktion:      $ \mathrm { H_{2}SO_{4} \; \longrightarrow \; H_{2}O + SO_{2} \ \uparrow + < O > } $

Oxidation:       $ \mathrm { Cu + < O > \; \longrightarrow \; CuO \ \scriptsize Kupferoxid (schwarz) } $

$ \mathrm { CuO + \ 2 \ H^{+}_{(aq)} + SO^{2-}_{4 (aq)} \longrightarrow {\underbrace {Cu^{2+}_{(aq)} + SO^{2-}_{4 (aq)}}_{Kupfersulfat \ (in \ Wasser \ blau)}} + H_{2}O } $

Im Gegensatz zu verd. Schwefelsäure und konz. Salzsäure wirkt die konz. Schwefelsäure oxidierend. Aufgrund dieser Eigenschaften löst sie die meisten Edelmetalle (ausgenommen Gold und Platin) auf.

 
 
Gieße in einen Kolben mit etwas Wasser langsam und unter Umrühren konz. Schwefelsäure. Kontrolliere die Temperatur. Schutzbrille aufsetzen
 
Zu Kupferspänen tropft man konz. Schwefelsäure. Geruch! Kontrollversuch mit verd. Schwefelsäure und konz. Salzsäure! Evtl. erwärmen!
 
Verwendung: zur Herstellung von Düngemitteln, Textilfasern, Farbstoffen, Arzneimitteln, Sulfaten, Akku - Säure

Verwendung

Die große Bedeutung der Schwefelsäure, die aus den Produktionszahlen hervorgeht, beruht auf ihrer vielseitigen Verwendung. Sie dient zur Herstellung von Düngemitteln und Beizmitteln, wird in der Textilindustrie, bei der Mineralölraffination und für Akkumulatoren gebraucht und dient zur Herstellung von Sulfaten. Die Schwefelsäure war lange Zeit ein Maßstab für die wirtschaftliche Bedeutung der Chemieproduktion eines Landes. Sie ist darin heute teilweise von der Chlorerzeugung abgelöst worden.

Einsatzgebiete der Schwefelsäure
Bild 4. Einsatzgebiete der Schwefelsäure in den USA 2001, Quelle: Anorganische Chemie, C.E. Housecroft, A.G. Sharpe, Pearson Studium 2006
 
Reine Schwefelsäure ist eine ölige Flüssigkeit mit einem relativ hohen Siedepunkt
 
Reine Schwefelsäure ist hygroskopisch = wasserentziehend
 
Konz. Schwefelsäure wirkt oxidierend; dabei wird sie zu SO2 reduziert