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Schwefelsäure 09:52 min

Textversion des Videos

Transkript Schwefelsäure

Einen schönen guten Tag! Ich begrüße euch alle ganz herzlich zum Video Schwefelsäure. Dieses Video ist für Einsteiger/Anfänger gedacht, enthält aber auch einige Elemente für Fortgeschrittene. Den Namen Schwefelsäure kennt bestimmt jeder von uns. Welcher Stoff verbirgt sich dahinter? Schwefelsäure ist eine starke anorganische Säure. Sie ist eine wichtige Grundchemikalie. Schwefelsäure ist bereits seit dem Mittelalter bekannt. Es gibt viele direkte und indirekte Anwendungen für Schwefelsäure, sei es als Batteriesäure oder sei es als Reagenz für die organische Synthese. Schwefelsäure wird mit einer hohen Weltjahresproduktion erzeugt. Sie beläuft sich in der Größenordnung von 150000000 Tonnen jährlich. Kommen wir kurz zu den wichtigsten physikalischen Eigenschaften der Schwefelsäure: Schwefelsäure ist eine farblose, ölige Flüssigkeit. Schwefelsäure hat eine Dichte von 1,84 g/cm³. Ihre Siedetemperatur liegt oberhalb von 300° Celsius. Kommen wir nun zur Formelschreibweise. Die wichtigste Schreibweise für Schwefelsäure ist die Summenformel - H2SO4. Das Molekül besitzt 2 Atome Wasserstoff, 1 Atom Schwefel und 4 Atome Sauerstoff. Für die Fortgeschrittenen von euch möchte ich die Lewis-Schreibweise links formulieren. Ich möchte euch darauf hinweisen, dass es eine Reihe von Videos zur Lewis-Schreibweise und dem Verständnis derselben gibt. Jeder der einzelnen Striche zwischen 2 Atomen, zum Beispiel zwischen O und S, bedeutet 1 Elektronenpaar. Die Bindungsstriche, die sich an den Sauerstoffatomen befinden, deuten auf sogenannte einsame, nicht bindende Elektronenpaare hin. Das Schwefelsäuremolekül ist nicht planar. Das bedeutet, alle an der Bildung des Moleküls beteiligten Atome liegen nicht in einer Ebene. Daher wird unter Umständen die sogenannte räumliche Schreibeweise benutzt, durch die man veranschaulichen möchte, wie das Schwefelsäuremolekül im Raum aussieht. Die beiden Sauerstoffatome, die mit dem Schwefelatom Doppelbindungen ausbilden, werden zusammen mit dem Schwefelatom in eine Ebene gelegt. Das ist gleichzeitig die Tafelebene. Die beiden übrigen Sauerstoffatome kommen aus der Tafelebene nach vorne, das bedeutet das ausgezeichnete Dreieck und zeigen von der Ebene hinter die Tafel. Das ist das Dreieck, das leer ist. An den Sauerstoffatomen befinden sich, mit Einfachbindungen versehen, Wasserstoffatome - H, unter einem bestimmten Winkel. Ich habe hier nicht berücksichtigt, ob diese bei der sogenannten stabilsten Konformation nach oben oder nach unten zeigen. Mir soll es nur auf das Prinzip ankommen. Für die meisten Belange in der Schule reicht die Summenschreibweise, H2SO4, für die Formel des Schwefelsäuremoleküls vollkommen aus. Kommen wir nun zu den chemischen Eigenschaften der Schwefelsäure. Bemerkenswert ist, dass konzentrierte Schwefelsäure stark hygroskopisch ist. Das bedeutet, sie zieht begierig das in der Luft enthaltene Wasser an und kann somit als Trockenmittel verwendet werden. Schwefelsäure dissoziiert in wässriger Lösung. 1 Molekül Schwefelsäure dissoziiert in wässriger Lösung in 2 Wasserstoffionen und in 1 Säurerest-Ion. 2H+ sind die Wasserstoff-Ionen und SO42- ist das Sulfat-Ion. Schwefelsäure reagiert wie alle starken Säuren in verdünnter Form mit unedlen Metallen. Schwefelsäure reagiert mit Zink zu Zinksulfat und Wasserstoff wird frei. H2SO4 + Zn -> ZnSO4 + H2. Eine wichtige Reaktion der Schwefelsäure ist die Neutralisation. Schwefelsäure reagiert mit Natriumhydroxid zu Natriumsulfat und Wasser. Säure reagiert mit Base zu Salz und Wasser. Schwefelsäure besitzt eine chemische Besonderheit, die sie von anderen starken Säuren wie zum Beispiel Salzsäure unterscheidet. Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel. Schwefelsäure gibt sehr gerne Sauerstoffatome in freier Form ab. Dadurch zersetzt sie organische Stoffe. Schwefelsäure zerstört Stroh, Leinen oder Baumwolle. Als starkes Oxidationsmittel ist Schwefelsäure befähigt, wenn sie konzentriert ist, mit elementarem Kupfer, metallischem Kupfer, zu reagieren - Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 +2H2O + SO2. CuSO4 ist Kupfersulfat - ein Salz. SO2 ist Schwefeldioxid - ein Oxid der Schwefelsäure. Es ist zu beachten, dass eine analoge Reaktion mit konzentrierter Salzsäure, HCI, nicht stattfindet. Der Grund dafür ist einfach. Salzsäure, HCl, ist kein Oxidationsmittel. Zum Schluss wollen wir uns der Herstellung von Schwefelsäure widmen. Obwohl Schwefelsäure bereits im Mittelalter von den Alchimisten gewonnen werden konnte, wird es heute im Labor nicht mehr hergestellt. Dafür ist der Aufwand einfach zu groß. Im industriellen Maßstab kann man Schwefelsäure vereinfacht in 3 Schritten herstellen. Der 1. Schritt ist die Verbrennung von Schwefel. Elementarer Schwefel wird mit Luftsauerstoff verbrannt. S + O2 -> SO2. SO2 ist ein Oxid des Schwefels, das Schwefeldioxid. In der 2. Stufe wird Schwefeldioxid weiterverbrannt. Das ist kompliziert und nicht so einfach zu bewerkstelligen. Die Reaktion läuft nur in Anwesenheit eines Katalysators ab. Schwefeldioxid reagiert mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid. 2SO2 + O2 -> 2SO3. SO3 ist Schwefeltrioxid. In der 3. Stufe reagiert Schwefeltrioxid mit Wasser. Die Reaktion vereinfacht lautet: SO3 + H2O -> H2SO4. Schwefeltrioxid plus Wasser bilden Schwefelsäure - H2SO4. Beim Arbeiten mit Schwefelsäure, ganz gleich ob verdünnt oder konzentriert, ist unbedingt eine Schutzbrille zu tragen. Ich danke für eure Aufmerksamkeit! Alles Gute - auf Wiedersehen!

Informationen zum Video
14 Kommentare
  1. Default

    cool
    video läd nicht schade aber wäre cool geworden beschdimt
    Danke!

    Von M Schubert, vor etwa 2 Jahren
  2. 001

    Liebe Merabell,
    das betrifft nicht nur dich: Es wäre sehr hilfreich, wenn ihr Klassenstufe und Bundesland angeben würdet, wenn ihr den Ort nicht nennen wollt. Dann kann ich euch besser helfen.
    Folgendes: Ich gehe einmal davon aus, dass du mir hier die Aussage der Lehrerin korrekt wiedergibst. Nach meinen Erfahrungen ist das nämlich häufig nicht der Fall.
    Bei der Beantwortung der Frage hat man zwei Ebenen zu betrachten.
    1. Inwieweit ist das von dir (der Lehrerin) vorgetragene korrekt?
    und:
    2. In welchem Zusammenhang steht das von dir Vorgetragene mit der Aussage im Video?

    1. Die Lehrerin hat nichts Falsches gesagt. Ein Molekül Schwefelsäure gibt IN WÄSSRIGER LÖSUNG tatsächlich ein Hydronium-Ion (Oxonium-Ion) H3O+ und ein Hydrogensulfat-Ion HSO4-.
    Formelgleichung:
    H2O + H2SO4 ---> H3O+ + HSO4-
    Das ist die ERSTE DISSOZIATIONSSTUFE. In der ZWEITEN DISSOZIATIONSSTUFE passiert das:
    HSO4- + H2O ---> H3O+ + SO42-
    Man sieht sehr gut, dass es hier ZWEI Dissoziationsstufen gibt. Und außerdem: Ohne Wasserteilchen funktioniert das Ganze nicht.
    Besser, die Lehrerin hätte nicht „gesagt“, sondern die beiden Formelgleichungen ruhig aufgeschrieben, oder noch besser, ihr hättet sie mit ihrer Hilfe in der Klasse/im Kurs zusammen entwickelt.

    2. Soweit ich mich erinnere, habe ich im Video
    H2SO4 ---> 2H+ + SO42- geschrieben.
    Man schreibt häufig über den Reaktionspfeil H2O, weil die Reaktion nur im Wasser abläuft. Anstelle zweier Hydronium-Ionen (Oxonium-Ionen) werden hier einfach zwei Wasserstoff-Ionen geschrieben.
    Meine Darstellung ist somit eine Vereinfachung dessen, was ihr in der Schule gehört habt. Die tatsächlichen Prozesse sind hingegen viel komplizierter. Darauf möchte ich an dieser Stelle nicht eingehen.
    Ganz wichtig: Die Gleichungen heißen DISSOZIATIONSGLEICHUNGEN. Sie laufen nur in Gegenwart von Wasser ab. Die Produkte sind geladene Teilchen, IONEN. Anstelle des Reaktionspfeils muss man einen Doppelpfeil (Pfeil hin und Pfeil zurück!) wie beim chemischen Gleichgewicht schreiben. Es handelt sich auch um eine Gleichgewichtsreaktion. Leider kann ich diesen Doppelpfeil mit dem vorhandenen Editor nicht schreiben.
    Vielen Dank für die interessante Frage!

    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  3. Default

    Als wir das im Unterricht hatten, meinte unsere Lehrerin, dass H2SO4 in H3O+ , HSO4- und in SO4- dissoziiert.
    Also ist jetzt beides richtig? Oder wie?

    Von Merabell A., vor mehr als 3 Jahren
  4. Default

    Holy Shit!
    Das Video ist EXZELLENT!
    Es hat mir zur Vorbereitung zu einem Chemiereferat sehr geholfen.

    Von Santhosh, vor fast 4 Jahren
  5. 001

    Also jetzt sind wir gerade dabei, die Frage zu verderben.Von allen vorgegebenen Antworten passt tatsächlich nur eine. Vielleicht ist die Zahl der Antworten verwirrend. Ich kenne sehr wohl den Unterschied zwischen "Fragen formulieren" und "Fragen beantworten". Damals waren wir als Produzenten von der Produktion dazu angehalten, recht viele Testfragen zu stellen. Schließlich hat es auch was, nicht sofort die richtige Antwort zu finden.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 4 Jahren
  1. Ich2

    Ok, da gebe ich Ihnen vollkommmen recht und werde mich in Zukunft bei meiner Meinung nach falschen oder missverständlichen Testfragen direkt den Autor wenden.
    Ich bleib jedoch dabei, dass die Frage so gestellt, nicht zu der Antwort passt. Wäre gefragt worden, welches das stärkere Oxidationsmittel ist, dann ist das ganz glar die Schwefelsäure. Salzsäure ist ja Reduktionsmittel.

    mfg

    mfg

    Von Dflow, vor fast 4 Jahren
  2. 001

    Dankeschön. Bei der Gelegenheit habe ich mir die Kontrollfrage angeschaut. Die richtige Antwort hat nichts, aber auch gar nichts mit der relativen Säurestärke von Salzsäure oder Schwefelsäure zu tun.
    Aus diesem Anlass möchte ich mich (obwohl ich am Erfolg zweifle!) an alle Nutzer wenden. Falls Probleme mit der Kontrollfrage auftreten, bitte die nicht hier diskutieren. Besser ist es, sich direkt an den Autor des Videos zu wenden. Denn sonst ist die Frage verdorben. Das stiehlt nur unnütz Zeit.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 4 Jahren
  3. Default

    Sehr gutes Video.
    Merci beaucoup.

    Von Santhosh, vor fast 4 Jahren
  4. 001

    Danke, ich gebe diesen Hinweis an die Produktion weiter.

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  5. Ich2

    Ok, HCL gelöst ist stärker als H2SO4, verstanden. Dann sollten Sie aber die Testfrage zum Video korrigieren, denn aus dieser geht hervor das H2SO4 stärker wäre als Salzsäure.
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
  6. 001

    Ich denke, ich habe ausführlich geantwortet. In wässriger Lösung ist HCl stärker. pKs-Werte sind für die Quantifizierung der Säurestärke da.

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  7. Ich2

    1.Laut "richtiger" Antwort aus Ihrer Testfrage zum Video ist Schwefelsäure die stärkere Säure. In Ihrem Kommentar schreiben Sie wiederum: "Also ist HCL in wässriger Lösung viel stärker".
    Was stimmt denn nun? Wenn man nach dem pKs- Wert geht ist Salzsäure ja stärker.
    2. Will man die Säurestärke zweier Säuren vergleichen, betrachtet man also einfach die pKs Werte?
    3. Ein hoher Dissoziationsgrad entspricht doch einem niedrigen pKs-Wert, oder nicht?
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
  8. 001

    Säurestärke wird definiert durch die Gleichgewichtskonstante in Richtung Protonenbildung. Mit Oxidation hat sie rein gar nichts zu tun.
    Da man anstelle von K gerne pKs = -lgK verwendet:
    H2SO4 hat pKs = -2. HCl hat pKs = -6. Also ist HCl in wässriger Lösung viel stärker.
    Bei H2SO4 bezieht sich der Wert ausschließlich auf die erste Dissoziationsstufe. Bei der zweiten ist pKs = +3 (viel schwächer, Coulombsches Gesetz!)
    Betrachtet man die Gasphasenreaktionen (also nur Abspaltung des Protons ohne Lösungsmittel), so ist H2SO4 klar stärker als HCl:
    1265 kJ/mol gegenüber 1325 kJ/mol. Das Proton lässt sich vom Schwefelsäuremolekül leichter abspalten als vom Salzsäuremolekül. Daran erkennt man die wichtige hydratisierende Wirkung des Wassers, die bei den Protonen zu einem Energiegewinn von 1100 kJ/mol führt und die Säurerest - Ionen ebenfalls energiegewinnend hydratisiert: Cl- viel stärker als HSO4-.
    pH-Wert hat mit Säurestärke nur wenig zu tun: pH=4 kann eine starke Säure sein oder eine schwache Säure verdünnt. Lediglich bei niedrigen pH - Werten von -1 bis +2 können wir sagen, dass es eine starke Säure ist. Über die Säurestärke können wir aber erst dann eine Aussage treffen, wenn wir die Konzentration kennen. Also besser gleich pKs verwenden.

    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  9. Ich2

    Ist H2SO4 die stärkere Säure im Vergleich zu HCL(aq) (Salzsäure), aufgrund der oxidativen Wirkung, oder da es 2 protonig ist und HCl(aq) nur einprotonig, oder besitzt es einfach nur den größeren Dissoziationsgrad?
    Ich meine HCL(aq) dissoziiert ja vollständig. H2SO4 dagegen dissoziiert nur im 1. von 2 Schritten vollständig:
    (1.: H2SO4 --> H+ + HSO4- ; 2.: HSO4- -->H+ + SO4 2-)
    Im 2. Schritt dissoziiert es ja nur teiweise, deshalb liegen ja im dissoziierten Zustand von H2SO4 auch immer HSO4- und SO4 2- Ionen nebeneinander vor. Also müsste doch der Dissoziationsgrad von HCL größer sein, als der von H2SO4? Oder addieren sich bei der H2SO4 die Dissoziationsgrade der 2. Teilschritte der Deprotonierung zu einer Summe, die größer ist, als die der Salzsäure? H3PO4 z.B ist ja sogar 3 protonig, gilt aber nur als mittelstarke Säure. An dem "mehr" an Protonone, die in der Verbindung stecken, kanns also nicht liegen, denn es kommt ja schließlich darauf an wieviele H+ Ionen aus der Säure "frei" werden (dissoziieren). Richtig? Je höher der Disssoziationsgrad einer Säure, also je mehr H+ in Lösung "frei" vorliegen, desto höher ist ja die H+ Konzentration der Lösung, desto niedriger ist somit der pH Wert, und desto stärker ist die Säure?
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
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