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Schwefel

Eigenschaften

Phosphor- Schwefel - Chlor

O
S
Se

[Ne]3s²3p⁴

Periodensystem

Allgemein

Name, Symbol, Ordnungszahl

Schwefel, S, 16

Serie

Nichtmetalle

Gruppe, Periode, Block

16 (VIA), 3, p

Aussehen

zitronengelb

Massenanteil an der Erdhülle

0,05 %

Atomar

Atommasse

32,065

Atomradius(berechnet)

100 (88) pm

Kovalenter Radius

102 pm

van der Waals-Radius

180 pm

Elektronenkonfiguration

[Ne]3s²3p⁴

Elektronenpro Energieniveau

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

Physikalisch

Aggregatzustand

fest

Modifikationen

Kristallstruktur

orthorhombisch

Dichte(Mohshärte)

1960 kg/m³(2)

Magnetismus

Schmelzpunkt

388,36 K(115,21 °C)

Siedepunkt

717,87 K (444,72 °C)

Molares Volumen

15,53 · 10^-6 m³/mol

Verdampfungswärme

9,6 kJ/mol

Schmelzwärme

1,7175 kJ/mol

Dampfdruck

2,65 · 10^-20 Pabei 388 K

Schallgeschwindigkeit

Spezifische Wärmekapazität

710 J/(kg · K)

Elektrische Leitfähigkeit

5,0 · 10^-22 S/m

Wärmeleitfähigkeit

0,269 W/(m · K)

Chemisch

Oxidationszustände

±2, 4, 6

Oxide(Basizität)

SO₂, SO₃ (stark sauer)

Normalpotential

-0,48 V(S + 2e^- → S^2-)

Elektronegativität

2,58 (Pauling-Skala)

Isotope

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZEMeV	ZP
³⁰S	{syn.}	1,178 s	?	6,138	³⁰P
³¹S	{syn.}	2,572 s	?	5,396	³¹P
³²S	95,02 %	S ist stabilmit 16 Neutronen
³³S	0,75 %	S ist stabil mit 17 Neutronen
³⁴S	4,21 %	S ist stabil mit 18 Neutronen
³⁵S	{syn.}	87,32 d	?^-	0,167	³⁵Cl
³⁶S	0,02 %	S ist stabil mit 20 Neutronen
³⁷S	{syn.}	5,05 min	?^-	4,865	³⁷Cl
³⁸S	{syn.}	170,3 min	?^-	2,937	³⁸Cl
³⁹S	{syn.}	11,5 s	?^-	6,640	³⁹Cl
⁴⁰S	{syn.}	8,8 s	?^-	4,710	⁴⁰Cl

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheitenverwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Schwefel (chemisch nach dem Lateinischen Sulphur oder Sulfur genannt, im Deutschen eventuell vom Indogermanischen *suel- ?schwelen" abgeleitet) ist ein chemisches Element.

Inhaltsverzeichnis

1 Modifikationen
2 Vorkommen
3 Schwefel als Mineral
4 Gewinnung
5 Verwendung
6 Wichtige Schwefelverbindungen
7 Nachweis
8 Trivia
9 Siehe auch
10 Literatur
11 Weblinks

Modifikationen

Bild:Burning-sulfur.png

Schwefel schmilzt bei Verbrennung zu einer blutroten Flüssigkeit (oben). Die dabei entstehende blaue Flamme (unten) wird idealerweise in der Dunkelheit beobachtet.

Schwefel tritt in verschiedenen Modifikationenauf:

Fester Schwefel

Die bei Raumtemperatur thermodynamisch stabilste Modifikation des Schwefels ist ?-Schwefel, rhombisch kristallisierend (rhombischer Schwefel). Er hat die typische schwefelgelbe Farbe.
Bei 95,6 °Cliegt der Umwandlungspunkt zu ?-Schwefel. Diese Schwefelmodifikation ist fast farblos und kristallisiert monoklin (monokliner Schwefel).
Seltener ist der ebenfalls monoklin kristallisierende γ-Schwefel (Rosickyit).

Flüssiger Schwefel

?-Schwefel: S₈-Ringe (gelb)
?-Schwefel: S_n (6 ≤ n ≤ 25, n ≠ 8) niedermolekulare und größere Ringe
?-Schwefel: S_n (10³ ≤ n ≤ 10⁶) hochmolekulare Ketten

Fester Schwefel besteht normalerweise aus S₈-Molekülen, bei denen acht Schwefel-Atome in einem Ring zick-zack-förmig gebunden sind. Beim Erhitzen schmilzt der ?-Schwefel, wobei auch andere Ringe (v. a. S₆, S₇, S₁₂) in 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 dann bei steigender Temperatur wieder. Neben diesen Schwefelketten liegen aber immer auch S-Ringe vor, i. w. jedoch S₈. Am $λ$ -Übergang ändern sich eine Reihe physikalischer Eigenschaften (z. B. Viskosität, optische Absorption und damit auch die Farbe). Gasförmiger Schwefeldampf ist dunkelrot und besteht anfangs aus S₈-Ringen, die bei höheren Temperaturen dann weiter aufbrechen, so dass die Moleküle immer kleiner werden. Ab etwa 1800 °C hat man dann Schwefelatome.

Vorkommen

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

Schwefel als Mineral

Bild:Sulfur.jpg

Schwefelkristall

Bild:Schwefel monoklin.jpg

Monokliner Schwefel, Fumarole im Teidekrater, Teneriffa, Bildbreite: ca. 10 cm

Bild:Schwefel in Gips.jpg

Schwefel in Gips aus der Gipsgrube Weenzen

Schwefel tritt gediegen, also in elementarer Form, als Schwefelblüte in der Natur auf. Er kristallisiert unterhalb etwa 95 °C im orthorhombischen Kristallsystem(α-Schwefel), hat eine Dichtevon 2,0 bis 2,1, eine Härtevon 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 Gesteinsflächenaus schwefelreichen Gasendurch unvollständige Oxidationvon Schwefelwasserstoff(H₂S) oder Reduktionvon Schwefeldioxid(SO₂) bilden. Oberhalb etwa 95 °C kristallisiert 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 Vulkanschlotenoder an anderen Postvulkanischen Erscheinungen. Schwefel kommt aber auch in derber Form, das heißt, ohne mit bloßem Auge erkennbare Kristalle vor, insbesondere in Sedimentenoder Sedimentgesteinen. Häufig findet er sich in Evaporiten(Salzgesteinen), wo er meistens durch Reduktion von Sulfatenentsteht.

Charakteristisch für das Mineralsind neben der geringen Härte die Farbe und der niedrige Schmelzpunkt 112,8 °C (α-S) beziehungsweise 119,2 °C (β-S).

Gewinnung

Bild:Sulfur powder.jpg

Schwefel in Pulverform

Früher bildete das gediegeneMineraleine wichtige Quelle für Schwefel: 3,5 Millionen Tonnen wurden jährlich mit Hilfe des von Hermann Fraschentwickelten Frasch-Verfahrensabgebaut, hauptsächlich in den USAund in Polen. Den größten Anteil machte jedoch aus Sulfiderzengewonnener Schwefel aus: Aus dieser Quelle stammten etwa 50 Millionen Tonnen pro Jahr. Heute fällt der Schwefel in großen Mengen als Abfallprodukt bei der Entschwefelung von Erdgasmit Hilfe des Claus-Verfahrensan.

Verwendung

Schwefel wird sowohl in der chemischenals auch in der pharmazeutischen Industriegenutzt, unter anderem zur Produktion von Schwefelsäure, Farbstoffen, Insektizidenund Kunstdüngern. Schwefel findet auch bei der Herstellung von Schwarzpulveroder bei anderen SprengstoffenVerwendung.

Der pharmazeutische Nutzen von Schwefel war bereits im Altertum bekannt. Innerlich wurde Schwefel als Laxans(Abführmittel) eingesetzt. Er reizt die Darmschleimhaut. Der dabei durch Bakterienerzeugte Schwefelwasserstoffregt die Peristaltik an. Äußerlich kamen Schwefelrezepturen bei Hauterkrankungen wie Akne, Ekzemen, Krätze, Mykosenu.a. zum Einsatz. Heute findet Schwefel in der Dermatologienur 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.

Wichtige Schwefelverbindungen

Wichtige anorganische chemische Verbindungen, in denen Schwefel vorkommt, sind:

Schwefeloxide, wie Schwefeldioxidund Schwefeltrioxid,
Schwefelwasserstoff
Schweflige Säure
Schwefelsäure
Sulfide, wie Zinnober(HgS)
Sulfite, wie Natriumsulfit,
Sulfate, wie Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Calciumsulfat(Gips)
Thioschwefelsäure
Thiosulfate
Natriumdithionit(Na₂S₂O₄), ein Bleichmittel
Schwefelnitride:S₄N₄, S₂N₂ und (SN)_x

Auch in verschiedenen organischen Stoffklassen kommt Schwefel gebunden vor (Organoschwefelverbindung), zum Beispiel:

Thioleoder Mercaptane
Thioether
Dithiane
Sulfoxidewie Dimethylsulfoxidals Lösungsmittel
Sulfone
Sulfonsäuren, deren Salze, die Sulfonate, zum Beispiel als Detergentiendienen

Nachweis

Es existieren verschiedene Nachweisreaktionenfür Schwefel. Schwefel wird in Verbindungen nach Reduktion durch elementares Natrium in Natriumsulfidüberführt. Sulfid-Anionen weist man mit Blei-II-salzlösungen nach - es entsteht ein schwarzer Niederschlag von Blei-II-sulfid:

$\mathrm{S^{\operatorname{2-}} + Pb(NO_3)_2 \longrightarrow PbS + 2 NO_3^{\operatorname{-}} }$

Beim Ansäuern von festen, also ungelösten Sulfiden entsteht zudem ein charakteristischer Geruch, nach faulen Eiern (Verdrängungsreaktion, Vorsicht: Das Gas Schwefelwasserstoffist giftig; Einatmen vermeiden, Abzug!). Auch dieses Gas schwärzt Bleiazetatpapier.

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

$\mathrm{SO_4^{2\operatorname{-}} + BaCl_2 \longrightarrow BaSO_4\!\downarrow + 2\,Cl^{\operatorname{-}}}$

Trivia

Bei den mittelalterlichen Alchemistensymbolisierte der Löweden Schwefel

Siehe auch

Liste von Mineralen

Literatur

R. Steudel (Hrsg.): Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds (part I & II), Topics in Current Chemistry Vol. 230 & 231, Springer, Berlin 2003.

Weblinks

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Wiktionary: {{{2|Schwefel}}} ? Wortherkunft, Synonyme und Übersetzungen

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Schwefel als Mineral
Schwefelkreislauf
Schwefel
Sulfur (engl.)af:Swael

ar:????? bg:???? ca:Sofre cs:Síra da:Svovl en:Sulfur eo:Sulfuro es:Azufre et:Väävel fi:Rikki fr:Soufre gl:Xofre (elemento) he:?????? hr:Sumpor hu:Kén io:Sulfo is:Brennisteinn it:Zolfo ja:?? ko:? lt:Siera lv:S?rs mi:Pungatara nds:Swevel nl:Zwavel nn:Svovel no:Svovel oc:Sofre pl:Siarka pt:Enxofre ru:???? sh:Sumpor simple:Sulfur sk:Síra sl:?veplo sr:?????? sv:Svavel th:??????? tr:Kükürt uk:????? vi:L?u hu?nh

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