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Schwefel 10:58 min

Textversion des Videos

Transkript Schwefel

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um das chemische Element Schwefel. Der Film gehört zur Reihe "Elemente". An Vorkenntnissen solltest du die Schulchemie bis Basen, Säuren, Salze sicher beherrschen. Im Video möchte ich dir eine Übersicht über das chemische Element Schwefel und seine Verbindungen geben.  Der Film besteht aus 8 Abschnitten:  1. Geschichte 2. Vorkommen 3. Stellung im Periodensystem der Elemente 4. Eigenschaften 5. Das Element 6. Bedeutung für das Leben 7. Wichtige Verbindungen 8. Zusammenfassung 1. Geschichte Das chemische Element Schwefel ist schon seit etwa 7000 Jahren bekannt. Verwendet wurde es damals schon im alten Ägypten und im alten China. Es wurde für das Bleichen von Textilien, das Desinfizieren und als Arznei benutzt. Später wurde der Schwefel von berühmten Menschen erwähnt. Homer nannte ihn vor etwa 3000 Jahren. Vor 2000 Jahren fand er von Doscurides Erwähnung. Und schließlich kennen die Menschen seit 1000 Jahren das Schwarzpulver, welches Schwefel enthält. Schwefel hat keinen Entdecker. 1772 gelang es dem berühmten französischen Naturwissenschaftler Lavoisier nachzuweisen, dass es sich bei Schwefel um ein chemisches Element handelt. 2. Vorkommen In der Erdhülle hat Schwefel einen Anteil von 0,048%. Damit ist Schwefel stärker vertreten als Stickstoff. Schwefel wird durch Vulkane auf die Erdoberfläche gebracht. Somit kommt er gediegen vor, das heißt in reiner Form. Man trifft ihn in mächtigen Lagerstätten an. Außerdem ist Schwefel in vielen Mineralen enthalten und vor allem in 2 Gruppen: zum einen in Sulfiden, die das Sulfidion S2- enthalten. Die andere Gruppe bilden die Sulfate. Sie enthalten das Sulfation SO42-. Wichtige Sulfide sind Eisen(II)-sulfid, Pyrit, Zinkblende sowie Bleiglanz und Kupferkies. Wir wollen noch einige wichtige Sulfate aufzählen: Gips, Anhydrit, Coelestin und Baryt. Und schließlich sei das Schwefel in den Weltmeeren nicht vergessen. 8% der Salze des Meerwassers enthält Schwefel.  3. Stellung im Periodensystem der Elemente Im Periodensystem der Elemente befindet sich der Schwefel an dieser Stelle. Er gehört zur 6. Hauptgruppe. Das sind die Chalkogene, die Erzbildner. Schwefel ist ein Nichtmetall. Sein chemisches Symbol S kennt ihr sicher schon lange. In den Verbindungen hat Schwefel die Oxidationszahlen -2, +2, +4 und +6. Der Name entstammt wahrscheinlich dem indogermanischen "suel", was im Deutschen dann "schwelen" bedeutete.  4. Eigenschaften Schwefel ist ein gelbes Nichtmetall. In reiner Form ist es geruchlos. Schwefel ist leicht, hat eine Dichte von etwa 2g/cm³. Das Element ist weich, hat eine Mohshärte von 2. Schwefel schmilzt niedrig bei 115°C. In Wasser löst sich Schwefel nicht.  5. Das Element Die Gewinnung des Schwefels erfolgt aus den Lagerstätten. Mit Wasser und erhöhtem Druck wird der Schwefel herausgelöst. Das ist das Frasch-Verfahren. Beim Claus-Prozess wird Schwefelwasserstoff H2S vorsichtig oxidiert. Schwefel geht unterschiedliche Reaktionen ein. Mit gewöhnlichen Säuren, die nicht oxidieren, reagiert er allerdings nicht. Schwefel brennt mit blauer Flamme zu Schwefeldioxid. Bei der Reaktion mit Basen bilden sich Sulfidionen S2- und Sulfitionen SO32-. Die Oxidationszahlen des Schwefels sind hier verschieden. Daher wird diese Reaktion als Disproportionierung bezeichnet. Mit fast allen Metallen finden Reaktionen statt. Ausnahmen sind Platin, Iridium und Gold. Es entstehen Sulfide, wie Bleisulfid PbS. Salpetersäure oxidiert den Schwefel. Es entsteht Sulfat. Das reine Element Schwefel wird für verschiedene Dinge verwendet: für die Vulkanisierung von Gummi, bestimmte Heilsalben enthalten Schwefel. Man stellt aus Schwefel Schwefelsäure, Farbstoffe, Insektizide und Kunstdünger her.  6. Bedeutung für das Leben Schwefel benötigen zum Leben Menschen, Pflanzen und Tiere. Schwefel ist Bestandteil zweier lebensnotwendiger Aminosäuren, von Methionin und Cystein.  7. Wichtige Verbindungen 90% des Schwefels werden zu Schwefelsäure verarbeitet. In der ersten Stufe verbrennt der Schwefel zu Schwefeldioxid. Schwefeldioxid wird katalytisch zu Schwefeltrioxid oxidiert. In der dritten Stufe entsteht durch Reaktion mit Wasser Schwefelsäure. Achtung, das ist vereinfacht dargestellt. Schwefelsäure ist das Blut der chemischen Industrie. 60% werden für die Herstellung von Düngemitteln verwendet. Ein anderer Teil dient der Tensidherstellung. Schwefelsäure braucht man für die Papierherstellung. Ohne Schwefelsäure kann man kein Polyamid herstellen. Man benötigt diese Säure für die Herstellung verschiedener Stoffe in der chemischen Industrie. Und schließlich werden Erze mit Schwefelsäure aufgeschlossen. Die kleine Schwester der Schwefelsäure ist die schweflige Säure. Man stellt sie durch die Reaktion von Schwefeldioxid mit Wasser her. Allerdings ist sie sehr unbeständig. Schweflige Säure ist ein Reduktionsmittel. Schwefelwasserstoff H2S - es ist das berühmte Gas, das nach faulen Eiern stinkt. Schwefelwasserstoff ist sehr gefährlich. Es ist eine sehr giftige Verbindung, die außerdem noch hoch entzündlich ist. Bei Einleiten in Wasser bildet sich eine schwache Säure. Schwefelwasserstoff wird in der Analyse für den Kationentrenngang verwendet. Obwohl nur schwach, reagiert Schwefelwasserstoffsäure mit relativ edlen Metallen, mit Kupfer und mit Silber. Im Ergebnis entstehen Sulfide. Schwefelhexafluorid hat die Formel SF6. Es ist ein sehr stabiles Gas. Man verwendet SF6 in der Hochspannungstechnik. Schwefelhexafluorid ist aber nicht nur nützlich. Es ist ein Ozonkiller und bewirkt einen starken Treibhauseffekt. Als Letztes seien noch Thionylchlorid (SOCl2) und Sulfurylchlorid (SO2Cl2) genannt. Man verwendet sie in der organischen Synthese für die Chlorierung.  8. Zusammenfassung Das chemische Element Schwefel und seine Verbindungen sind für Natur und Gesellschaft unabkömmlich.  Ich hoffe, ihr hattet etwas Spaß. Ich wünsche euch viel Erfolg und alles Gute. Auf Wiedersehen.

Schwefel Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Schwefel kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe das Element Schwefel.

    Tipps

    Hier siehst du ein Bild des Elements Schwefel.

    Wirf einen Blick in das Periodensystem und suche das Element Schwefel.

    Lösung

    Das Element Schwefel ist ein gelbes Pulver ohne metallischen Glanz oder Festigkeit, wie es bei einer Metallplatte aus Eisen der Fall wäre. Daher zählt man Schwefel zu den Nichtmetallen. Schwefel besitzt bei Zimmertemperatur einen festen Aggregatzustand, da es erst bei 115°C schmilzt. Dem Periodensystem zufolge gehört Schwefel zur Gruppe der Chalkogene oder auch Erzbildner genannt. Somit befindet sich das Element nicht in der VIII. Hauptgruppe, wie die Edelgase, sondern in der VI. Hauptgruppe. Das Element ist geruchlos. Die Verbindung des Schwefels, die nach faulen Eiern riecht, ist $H_2S$.

  • Nenne Vorkommen und Verwendungsmöglichkeiten von Schwefelverbindungen.

    Tipps

    Denke an den Geruch von Reifen an heißen Tagen.

    Lösung

    Schwefel wird in Reifen verwendet, um sie hart und elastisch, ähnlich wie Gummi, zu machen. An heißen Tagen haben Reifen einen unangenehmen Geruch, was man auf Schwefelverbindungen zurückführen kann. In Farbstoffen führen Bindungen zwischen mehreren Schwefelatomen unter anderem zu der Farbigkeit der Verbindung. Schwefel ist giftig, weshalb man es in Insektiziden einsetzt. Ein großer Teil des Schwefels wird zur Herstellung der Schwefelsäure ($H_2SO_4$) verwendet, welche für viele Synthesen eine große Rolle spielt. Schwefel kommt in Form von Salzen, genauer gesagt den Sulfaten und Sulfiden, zu 8 % Prozent im Meer vor. Bei Vulkanausbrüchen riecht die gesamte Umgebung nach faulen Eiern, was man auf die Anwesenheit von Schwefel zurückführen kann.

  • Erkläre die Verbrennung von Schwefel.

    Tipps

    Denke an die entstehende Farbe der Flamme.

    Lösung

    Schwefel verbrennt mit Sauerstoff in einer blauen Flamme zu Schwefeldioxid $SO_2$. Eine Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff bezeichnet man als Verbrennung. Bei dieser Reaktion nimmt der Schwefel Sauerstoff auf und es entsteht Schwefeldioxid. Bei einer solchen Reaktion sind auf der Seite der Ausgangsstoffe dieselben Elemente vorhanden wie auf der Produktseite, wodurch man Verbindungen mit neuen Elementen, wie Blei oder Calcium, ausschließen kann.

  • Vervollständige die Reaktionsgleichung zur Bildung des Ozonkillers.

    Tipps

    Schwefel bildet Moleküle, in denen acht Schwefelatome verknüpft sind.

    Beachte, dass die Anzahl eines Teilchens auf beiden Seiten einer Reaktionsgleichung gleich sein muss.

    Lösung

    Um das Ozon zerstörende Treibhausgas Schwefelhexafluorid zu bilden, benötigt man $24~F_2$. Diese Menge an Fluor erhält man, da das Halogen Fluor als Molekül, das heißt $F_2$ elementar vorliegt. Schwefel kommt in der Natur als 8-Ring vor. Es sind also acht Schwefelatome über Einfachbindungen zu einem Ring geschlossen. Im Vergleich zu anderen Treibhausgasen wie $CO_2$, handelt es sich bei Schwefelhexafluorid um eines der schädlichsten Treibhausgase.

  • Bestimme die Produkte in folgenden Reaktionen mit Schwefelverbindungen.

    Tipps

    Denke daran, dass links und rechts der Reaktionsgleichung dieselben Elemente stehen müssen.

    Beachte auch die Anzahl der verschiedenen Atome auf der jeweiligen Seite der Reaktionsgleichung.

    Lösung

    Schwefel reagiert mit Metallen und Halbmetallen immer zu den entsprechenden Sulfiden und liegt als $S^{2-}$ vor. Ausnahmen liegen bei einigen Edelmetallen, wie Platin, Iridium und Gold vor, wobei keine Reaktion stattfindet. Mit Hydroxid-Ionen reagiert Schwefel zu den sogenannten Sulfit-Ionen (${SO_3}^{2-}$), dem Anion der schwefeligen Säure. Mit oxidierenden Säuren, wie Salpetersäure, reagiert Schwefel einen Schritt weiter bis zu den Sulfat-Ionen (${SO_4}^{2-}$), das heißt den Anionen der Schwefelsäure. Diese Reaktion beruht auf der Fähigkeit von $HNO_3$, den Sauerstoff zu übertragen.

  • Entscheide über den Schwefelgehalt der Lebensmittel.

    Tipps

    Denke an den Geruch von alten Eiern.

    Erinnere dich, als was Schwefel in den Nahrungsmitteln vorliegen könnte.

    Lösung

    Tierische Lebensmittel besitzen alle einen sehr hohen Schwefelgehalt, da sie sehr eiweißhaltig sind. Erklären kann man das durch den chemischen Aufbau von Eiweiß. Es besteht aus Aminosäuren, wobei zwei das Element Schwefel enthalten, nämlich Cystein und Methionin. Die Lebensmittel pflanzlicher Art, wie Gemüse und Obst, enthalten wenig bis kaum Eiweiß und somit auch keine schwefelhaltigen Aminosäuren. Nimmt man es sehr genau, so enthalten pflanzliche Nahrungsmittel Spuren von Schwefel. Dieser Schwefel wird durch die Pflanze in Form von Mineralien aus dem Erdboden und Wasser aufgenommen. Hierbei liegt der Schwefel als das Salz der Schwefelsäure, also den Sulfat-Ionen (${SO_4}^{2-}$), vor. Mineralwasser besteht hauptsächlich aus Wasser und Carbonaten und Haushaltszucker besteht aus Saccharose, beide sind also schwefelfrei.