Schwefel

Eigenschaften
[Ne] 3s 3p16SPeriodensystem
Allgemein
Namn, symbol, Ordnungszahl	Schwefel, S, 16
Serie	Nichtmetalle
Grupp, Periode, Block	16, 3, p
Aussehen	zitronengelb
Massenanteil an der Erdhülle	0,05 %
Atomar
Atommasse	32 065 u
Atomradius (berechnet)	100 (88) pm
Kovalenter Radie	102 pm
Van-der-Waals-Radius	180 pm
Elektronenkonfiguration	[Ne] 3s 3p
Elektronen för energinivå	2, 8, 6
1. Ionisierungsenergie	999,6 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	2252 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	3357 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	4556 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie	7004,3 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie	8495,8 kJ/mol
Fysikalisk
Aggregatzustand	fest
Modifikationen
Kristallstruktur	orthorhombisch
Dichte	1,96 g/cm
Mohshärte	2
Magnetism	diamagnetisk
Schmelzpunkt	388,36 K (115,21 °C)
Siedepunkt	717,87 K (444,72 °C)
Molares Volumen	15,53 · 10 m/mol
Verdampfungswärme	9,6 kJ/mol
Schmelzvärme	1 7175 kJ/mol
Dampfdruck	2,65 · 10 Pa vid 388 K
Schallgeschwindigkeit	m/s
Spezifische Wärmekapazität	710 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	5,0 · 10 S/m
Wärmeleitfähigkeit	0,269 W/(m · K)
Kemisk
Oxidationszustände	±2, 4, 6
Oxid (Basizität)	SO2 , SO3 (stark sauer)
Normalpotential	-0,48 V (S + 2e → S)
Elektronegativität	2,58 (Pauling-Skala)
Isotop
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP S {syn.} 1 178 s ε 6 138 P S {syn.} 2 572 s ε 5 396 P S 95,02 % Stabil S 0,75 % Stabil S 4,21 % Stabil S {syn.} 87,32 d β 0,167 Cl S 0,02 % Stabil S {syn.} 5,05 min β 4 865 Cl S {syn.} 170,3 min β 2 937 Cl S {syn.} 11,5 s β 6 640 Cl S {syn.} 8,8 s β 4 710 Cl
NMR-Eigenschaften
Snurra γ i rad·T·s E fL bei B =4,7 T i MHz S 3/2 2 053 1,72 · 10 7 670 (2 3488 T)
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
F Leichtent- zündlich
R- och S-Sätze	R:11
	S:33
Soweit möglich and gebräuchlich, were SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Schwefel (chemisch nach dem Lateinischen Svavel [ˈzʊlfʊr] eller Svavel genannt, im Deutschen eventuellt vom Indogermanischen *suel- "schwelen" abgeleitet) är ett kemiskt element av Sauerstoffgruppe. Er verbrennt an der Luft mit blauer Flamme und erzeugt dabei stechend riechendes Schwefeldioxid. Schwefel ist für Lebewesen ein essentielles Element. Er kommit under andram i Aminosäuren och Enzymen vor, och spielt en viktig Rolle bei der anaeroben Energiegewinnung vieler Mikroorganismen.

Ändringar

Schwefel tritt in verschiedenen Modifikationen auf:

Fester Schwefel

• Die bei Raumtemperatur thermodynamisch stabilste Modifikation des Schwefels ist α-Schwefel, rhombisch kristallisierend (rhombischer Schwefel). Er ist geruch- und geschmackslos und hat die typische schwefelgelbe Farbe.
• Vid 95,6 °C ligger Umwandlungspunkt zu β-Schwefel. Diese Schwefelmodifikation är snabb farblos och kristalliserad monoklin (monokliner Schwefel).
• Seltener ist der ebenfalls monoklin kristallisierende γ-Schwefel (Rosickyit).

Flüssiger Schwefel

• λ-Schwefel:S₈ -Ringe (gelb) (Schwefelblüte)
• π-Schwefel:S_n (6 ≤ n ≤ 25, n ≠ 8) niedermolekulare und größere Ringe
• μ-Schwefel:S_n (10 ≤ n ≤ 10) hochmolekulare Ketten

Fester Schwefel bäst vanligtvis aus S₈ -Molekülen, bei denen acht Schwefel-Atome in einem Ring zick-zack-förmig gebunden sind (sog. Kronenform). Beim Erhitzen schmilzt der β-Schwefel, wobei auch andere Ringe (v. a. S₆ , S₇ , S₁₂ ) i temperaturabhängigen Anteilen auftreten. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur brechen die Ringe durch thermische Anregung auf und bilden zunächst lange Ketten (Polymerisation, sog. λ-Übergang bei ca. 159 °C), diese verkürzen sich durch Zerfall dann bei steigender Temperatur wieder. Neben diesen Schwefelketten liegen aber immer auch S-Ringe vor, im wesentlichen jedoch S₈ . Am λ-Übergang ändern sich eine Reihe physikalischer Eigenschaften (z. B. Viskosität, optische Absorption und damit auch die Farbe).Gasförmiger Schwefel ist dunkelrot und besteht anfangs aus S₈ -Ring, die bei höheren Temperaturen dann weiter aufbrechen, so dass die Moleküle immer kleiner werden. Ab etwa 1800 °C hatt man dann Schwefelatome.

Vorkommen

Schwefel kommt mit einem Anteil von 0,048 % in der Erdhülle (15. Stelle der Elementhäufigkeit) vor. In der Natur kommt Schwefel elementar in mächtigen Lagerstätten z.B. i Sizilien, Polen, Irak, Iran, Louisiana, Texas och Mexiko vor.

Weitverbreitet ist Schwefel in sulfidischen Mineralien, wie Pyrit FeS₂ , Kupferkies CuFeS₂ , Bleiglanz PbS och Zinkblende ZnS. Die meisten Metalle (v.a. Schwermetalle) kommen in der Natur als schwerlösliche Sulfide vor.

Auch in Form von Sulfaten, wie Gips (CaSO₄ · 2 H₂ O), Schwerspat (BaSO₄ ) oder anderen schwer wasserlöslichen Sulfaten kommt Schwefel natürlich vor.

Eine wichtige Quelle für Schwefel sind fossile Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle. Vor allem Erdgas enthält relativ viel Schwefelwasserstoff (H₂ S). Es ist darin durch Abbau schwefelhaltiger organischer Stoffe entstanden.

Schwefel als Mineral

Schwefel tritt gediegen, även i elementär form, som Schwefelblüte (Gelber Schwefel ) in der Natur auf. Er kristalliserad unterhalb etwa 95 °C im orthorhombischen Kristallsystem (α-Schwefel), hat eine Dichte von 2,0 bis 2,1, eine Härte von 1,5 bis 2,5 und eine hell- bis dunkelgelbe Farbe, sowie eine weiße Strichfarbe . Meist zeigt er hellgelbe prismen- oder pyramidenförmige Kristalle, die sich auf Gesteinsflächen aus schwefelreichen Gasen durch unvollständige Oxidation von Schwefelwasserstoff (H₂ S) oder Reduktion von Schwefeldioxid (SO₂ ) bilden. Oberhalb etwa 95 °C kristalliserat Schwefel monoklin (β-Schwefel). Diese Form wandelt sich unterhalb 95 °C rasch in die orthorhombische α-Form um.

Reiner Schwefel ist relativ selten, wird allerdings in großen Mengen bei Vulkanausbrüchen freigesetzt. Er findet sich in Vulkanschloten oder an anderen Postvulkanischen Erscheinungen.Schwefel kommt aber auch in derber Form, das heißt, ohne mit bloßem Auge erkennbare Kristalle vor, insbesondere in Sedimenten oder Sedimentgesteinen. Häufig findt er sich in Evaporiten (Salzgesteinen), wo er meistens durch Reduktion von Sulfaten entsteht.

Charakteristisch für das Mineral sind neben der geringen Härte die Farbe und der niedrige Schmelzpunkt 112,8 °C (α-S) beziehungsweise 119,2 °C (β-S).Siedepunkt bei 444,7 °C

Vinst

Früher bildene das gediegene Mineral en viktig Quelle für Schwefel:3,5 miljoner ton blev jährlich mit Hilfe des von Hermann Frasch entwickelten Frasch-Verfahrens abgebaut, hauptsächlich in den USA och in Polen. Den größten Anteil machte jedoch aus Sulfiderzen vann Schwefel från:Aus dieser Quelle stamten etwa 50 Millionen Tonnen pro Jahr. Heute fällt der Schwefel in großen Mengen als Abfallprodukt bei der Entschwefelung von Erdöl mit Hilfe des Claus-Verfahrens an.

Biologisk Bedeutung

Schwefel är i den Aminosäuren Cystein och Methionin − och i allen darauf aufbauenden Polypeptiden, Proteinen och Enzymen − enthalten. Schwefel ist damit ein essentielles Element lebender Zellen. Disulfidbrückenbindungen är mycket verbreitet och tragen för uppbyggnad och stabilisering av proteinstrukturen bei.

Einige Untergruppen der Proteobakterien sind in der Lage, unter Sauerstoffausschluss Photosynthese zu betreiben. Sie verwenden Schwefelwasserstoff (H₂ S) oder elementaren Schwefel an Stelle von Wasser (H₂ O) als Elektronendonator für die Reduktion av CO₂ , siehe dazu exemplarisch Thiomargarita namibiensis .

Pflanzen nehmen Schwefel über die Wurzeln in Form von Sulfat-Ionen auf, die dann zu Sulfid reduziert och anschließend zur Bildung von Cystein och andra organischen Schwefelverbindungen genutzt werden.

Schwefel-Assimilation i Pflanzen

Der Schwefel wird als Sulfat über die Wurzeln aufgenommen. Die Assimilation hittat zwar auch in den Wurzeln statt, die Hauptmenge des Sulfats wird jedoch über die Xylemelemente in die Blätter transportiert und Dort im Chloroplasten reduziert:

Ökologiska aspekter

Bei der Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen wie Steinkohle, Braunkohle och Erdöl werden große Mengen Schwefeldioxid SO₂ freigesetzt. Dieses bleibt als Gas oder im Wasser der Wolken gelöst zunächst in der Atmosphäre. Dabei bilden es einen wichtigen Bestandteil des gesundheitsgefährdenden Smogs. Abgebaut werden kann es, indem von Sauerstoff zu Schwefeltrioxid SO₃ oxidiert wird und dann als Schwefelsäure H₂ SO₄ mit dem Regen ausgespült wird. Daraus ergibt sich ein weiteres Problem, da diese als Bestandteils des Sauren Regens zur Versauerung der Böden beiträgt. Seit den 1970er Jahren sind darum Maßnahmen zur Rauchgasentschwefelung in Deutschland gesetzlich vorgeschrieben. Daneben werden seit einigen Jahren die Entschwefelung von Fahrzeugkraftstoffen (vor allem Diesel) forciert. Durch diese Vorschriften and ihre Umsetzungen coulden die Schwefelemissionen seit den 1960er Jahren drastisch reduziert werden. Dies spiegelt sich auch deutlich in der Tatsache bredare, dass in der Landwirtschaft die Schwefeldüngung notwendig wird. Dies war zuvor nicht relevant.

Användning

Schwefel wird sowohl in the Chemical Industrie also auch in the pharmazeutischen Industrie genutzt, unter otherm zur Produktion von Schwefelsäure, Farbstoffen, Insektiziden and Kunstdüngern.

Der pharmazeutische Nutzen von Schwefel war bereits im Altertum bekannt. Innerlich blev Schwefel als Laxans (Abführmittel) engesetzt. Er reizt die Darmschleimhaut. Der dabei durch Bakterien erzeugte Schwefelwasserstoff regt die Peristaltik an. Äußerlich kamen Schwefelrezepturen bei Hauterkrankungen wie Akne, Ekzemen, Krätze, Mykosen u. a. zum Einsatz. Heute findt Schwefel in der Dermatologie nur noch selten Verwendung, ist aber noch nicht vollständig aus der pharmazeutischen Literatur verschwunden. Nach wie vor gibt es pharmazeutische Zubereitungen, die als Wirk- bzw. Hilfsstoff Schwefel enthalten. In der klassischen Homöopathie ist Svavel eines der so genannten großen Mittel .

In der Schwerindustrie ist Schwefel als Legierungselement für Stahl bedeutend. Automatenstähle synd ofta schwefellegiert, da Schwefel zu erhöhtem Spanbruch führt.

Schwefel hittat auch bei der Herstellung von Schwarzpulver, som Salpeterschwefel in der Feuerwerkerei, eller bei andra Explosivstoffen Verwendung.

Schwefelverbindungen

Sulfid

• Schwefelwasserstoff
• Sulfid, wie Zinnober (HgS)
• Wasserstoffpersulfid

Oxid

• Schwefeloxid, som Schwefeldioxid och Schwefeltrioxid,

Sauerstoffsäuren und Salze

Nitrid

• Schwefelnitrid:S₄ N₄ , S₂ N₂ und (SN)_x

Halogenid

• Schwefelhalogenid:z. B. Schwefeldichlorid, Schwefeltetrachlorid, Dischwefeldichlorid och höhere Oligosulfanchloride (Vulkanisierung)

Organoschwefelverbindung

In zahlreichen organischen Verbindungen kommt Schwefel gebunden vor und wird unter Organoschwefelverbindung ausführlicher beschrieben.

• Tiol (=Mercaptane)
• Tioether
• Heterocyclische Verbindungen, wie Thiophen
• Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid as Lösungsmittel
• Sulfon
• Sulfonsäuren, deren Salze, die Sulfonate, zum Beispiel som Tenside dienen

Tillbaka

Es existieren verschiedene Nachweisreaktionen für Schwefel. Schwefel wird in Verbindungen nach Reduktion durch elementares Natrium in Natriumsulfid überführt. Sulfid-Anionen visar man mit Blei-II-salzlösungen nach, wobei ein schwarzer Niederschlag von Blei-II-sulfid entsteht:

Beim Ansäuern von festen, även ungelösten Sulfiden entsteht zudem ein charakteristischer Geruch, nach faulen Eiern (Verdrängungsreaktion, Vorsicht:Das Gas Schwefelwasserstoff ist giftig; Einatmen undvika, Abzug!). Auch dieses Gas schwärzt Bleiacetatpapier.

Durch Oxidation schwefelhaltiger Verbindungen entstehen Sulfit und Sulfat. Letzteres visar man mit Barium-II-salzlösungen nach:Es entsteht ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat:

Sulfit wird med Kaliumhydrogensulfat eftergewiesen. Beim Verreiben der auf Sulfit zu prüfenden Substanz mit Kaliumhydrogensulfat entsteht das stechend riechende Schwefeldioxid. För Natriumsulfit ergibt sich folgende Reaktiongleichung:

Trivia

• Bei den mittelalterlichen Alchemisten symbolisierte der Löwe den Schwefel
• Nicht nur in der deutschen Literatur wird der Geruch von Schwefel meist mit dem Erscheinen des Teufels assoziiert, bzw. kündigt Schwefelgeruch den Teufel an (vgl. auch die Rede von Hugo Chavez vor der UNO ).

Quellen

1. ↑ Sicherheitsdatenblatt (alfa-aesar)
2. ↑ Holleman-Wiberg:Lehrbuch der Anorganischen Chemie 102. Auflage, de Gruyter, Berlin, 2007.
3. ↑ Der Spiegel, 2006-09-20[1]

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Litteratur

• R. Steudel (Hrsg.):Elementära svavel- och svavelrika föreningar (del I och II). I:Ämnen i aktuell kemi. Vol. 230 &231, Springer, Berlin 2003