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Sulfate – Salze der Schwefelsäure

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Chemie-Team
Sulfate – Salze der Schwefelsäure
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse - 10. Klasse

Grundlagen zum Thema Sulfate – Salze der Schwefelsäure

Inhalt

Sulfate – Salze der Schwefelsäure – Chemie

Hast du schon einmal einen Gips getragen? Gips besteht aus Calciumsulfat. Aber was ist ein Sulfat überhaupt? Was Sulfate sind, wozu man Sulfate braucht und wie Sulfate hergestellt werden, erfährst du in dem folgenden Text.

Was sind Sulfate? – Definition

Einfach erklärt sind Sulfate Salze der Schwefelsäure. Sie besitzen die Summenformel $\ce{R-[SO4]^{2-}}$. Somit kannst du die Sulfate an dem Sulfatanion $\ce{[SO4]^{2-}}$ erkennen.

Sulfate Salze der Schwefelsäure

Was gibt es für Sulfate? – Beispiele

Und wie heißen nun alle Salze der Schwefelsäure? Die Nomenklatur des Sulfatsalzes setzt sich aus dem Namen des jeweiligen Kations und der Endung ‑sulfat zusammen. Da das Sulfation $\ce{[SO4]^{2-}}$ immer zweifach negativ geladen ist, müssen die Kationen folglich zweifach positiv geladen sein, um diese Verbindung eingehen zu können. Einige Salze der Schwefelsäure kannst du dir in der folgenden Tabelle ansehen:

Salze der Schwefelsäure Summenformel Anwendung im Alltag
Magnesiumsulfat $\ce{MgSO4}$
  • Bittersalz (Magnesiumsulfat-heptahydrat): Abführ- und Düngemittel
  • Kupfersulfat $\ce{CuSO4}$
  • Nachweisreagenz von Wasser
  • Calciumsulfat $\ce{CaSO4}$
  • Gips (Baustoff, Modellgips oder Gipsverbände)
  • Eisensulfat $\ce{FeSO4}$
  • als Eisensulfat-Heptahydrat in Düngemittel (Rasendünger: bekämpft Moos und Schnecken)
  • Desinfektionsmittel in Färbereien und beim Gerben
  • Natriumsulfat $\ce{NaSO4}$
  • Trocknung von Lösemitteln
  • Glaubersalz (Natriumsulfat-Decahydrat): Abführmittel
  • Kristallwasserhaltige Substanzen

    Kristallwasser ist eine Bezeichnung für Wasser, welches in einem kristallinen Festkörper gebunden ist. Diese Stoffe werden auch als Hydrate bezeichnet. Sulfatsalze bilden ein Kristallgitter aus. Ist das Sulfatsalz im Wasser, können in diesem Kristallgitter Wassermoleküle einlagern. Beispielsweise kristallisieren in einem Kupfersulfatkristall fünf Moleküle Wasser. Nach der Nomenklatur wird dann das Sulfat als Kupfersulfat-Pentahydrat bezeichnet. Die Summenformel wird dann so dargestellt: $\ce{CuSO4 \cdot [H2O]_5}$

    Wie werden Sulfate hergestellt?

    Sulfatsalze können über drei verschiedene Reaktionen hergestellt werden. In den folgenden Reaktionsgleichungen wird ${Me}$ als allgemeines Formelzeichen für Metalle verwendet.

    1. Neutralisationsreaktion: Metallhydroxid reagiert mit der Schwefelsäure zu Salz und Wasser: $\ce{Me-OH + H2SO4 -> Me-SO4 + H2O}$
    2. Oxidation unedler Metalle: Unedles Metall reagiert mit der Schwefelsäure zu Salz und Wasserstoff: $\ce{Me + H2SO4 -> Me-SO4 + H2}$
    3. Reduktion eines Metalloxids: Metalloxid reagiert mit der Schwefelsäure zu Salz und Wasser: $\ce{Me-O + H2SO4 -> Me-SO4 + H2O}$

    Das Video Sulfate – Salze der Schwefelsäure

    In diesem Video lernst du die Salze der Schwefelsäure kennen und du erfährst, wie sie hergestellt werden können. Sulfate haben unterschiedliche Eigenschaften und Vorkommen im Alltag. Beispielsweise dient Kupfersulfat als Nachweis für Wasser.

    Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

    Transkript Sulfate – Salze der Schwefelsäure

    Sulfate - Salze der Schwefelsäure

    Hallo! Was haben eigentlich Baustoffe und Abführmittel gemeinsam? Offensichtlich erstmal nicht viel. Bei genauerer Betrachtung kann man allerdings feststellen, dass sowohl für das eine, als auch für das andere Sulfate verwendet werden. Heute wollen wir uns deshalb mit den Sulfaten etwas näher beschäftigen. Sulfate sind Salze der Schwefelsäure. Wie diese gebildet werden und wozu sie außerdem verwendet werden, wollen wir uns heute einmal genauer ansehen.

    Als erstes wollen wir uns ansehen wie die Salze eigentlich gebildet werden. Es gibt hier drei wichtige Reaktionen die du kennen solltest. Bei der ersten Reaktion lässt du ein Metallhydroxid mit der Schwefelsäure reagieren, Du erhältst so das Salz und Wasser.

    Das schauen wir uns an einer Beispielreaktion einmal genauer an. Wir lassen Natriumhydroxid mit Schwefelsäure reagieren und erhalten so Natriumsulfat und Wasser. Diesen Reaktionstyp nennt man auch Neutralisationsreaktion. Sulfate lassen sich aber auch auf anderem Wege herstellen. Reagiert ein unedles Metall mit der Schwefeläure entstehen Sulfat und Wasserstoff. Du kannst zum Beispiel Magnesium mit Schwefelsäure reagieren lassen und erhältst so Magnesiumsulfat und Wasserstoff.

    Nun die dritte Art um Sulfate entstehen zu lassen. Dazu können wir auch ein Metalloxid mit der Schwefelsäure reagieren lassen und erhalten das Sulfat und Wasser. Wenn wir zum Beispiel Kupferoxid mit Schwefelsäure reagieren lassen, erhalten wir Kupfersulfat und Wasser.

    Nun wissen wir also wie Sulfate entstehen können. Als nächstes wollen wir uns einige Sulfate und deren Verwendungen etwas genauer ansehen.

    Wir beginnen mit dem blauen Kupfersulfat, welches du vielleicht schon aus der Schule kennst. Besonders schön gelingt mit dem Salz das Kristallisieren. Wenn du eine gesättigte Kupfersulfat-Lösung herstellst und diese einige Tage ganz ruhig in einem offenen Becherglas stehen lässt, kannst du sehr schön die blauen Kristalle des Salzes erkennen.

    Salze bilden beim Kristallisieren ein Kristallgitter. Darin lagern sich oft Wassermoleküle in einem ganz bestimmten Verhältnis ein. Man spricht dabei vom Kristallwasser. In der Formel des Salzes werden die Wassermoleküle deshalb mit angegeben. Beim Kupfersulfat kristallisieren meist fünf Moleküle Wasser pro einem Molekül Salz. Der Name der Verbindung ist dann Kupfersulfat-Pentahydrat. Oft ist das Kristallwasser auch verantwortlich für die charakteristische Farbe des Salzes. Wird Kupfersulfat zum Beispiel erhitzt, dann entweicht Wasserdampf und es entsteht ein weißes Salz. Ohne das Kristallwasser ist Kupfersulfat also weiß.

    Anwendung findet wasserfreies Kupfersulfat daher als Nachweisreagenz von Wasser, da das weiße Salz bei Anwesenheit von Wasser wieder blau wird.

    Ein weiteres sehr bekanntes Sulfat ist Calciumsulfat. Enthält dieses Salz zwei Moleküle Wasser, handelt es sich also um Calciumsulfat-dihydrat, wird es auch als Gips bezeichnet. Gips bildet farblose, meist nadelförmige Kristalle. Gips hat vielseitige Anwendungen, zum Beispiel als Baustoff, aber auch als Modellgips oder bei Gipsverbänden.

    Das nächste Beispiel ist das blass blaugrünliche Eisensulfat-heptahydrat. Dieses Salz wird als Düngemittel verwendet. Oftmals wird es Rasendünger beigefügt und bekämpft so Moos und Schnecken. Eisensulfat-heptahydrat wird ebenfalls als Desinfektionsmittel in der Färberei und beim Gerben eingesetzt.

    Ein weiteres Salz der Schwefelsäure ist Natriumsulfat. Natriumsulfat bildet farblose Kristalle und wird in Waschmitteln als Füllstoff verwendet. In wasserfreier Form dient das Salz außerdem in der Synthesechemie um organische Lösungsmittel zu trocknen. Natriumsulfat-decahydrat wird in der Medizin als Abführmittel verwendet. Es ist auch bekannt unter dem Namen Glaubersalz.

    Ein weiteres wichtiges Sulfat ist das Bittersalz. Hierbei handelt es sich um Magnesiumsulfat-heptahydrat. Den Namen Bittersalz hat es wegen seines bitteren Geschmacks. Es wird ebenfalls in der Medizin als Abführmittel eingesetzt und als Düngemittel in der Landwirtschaft.

    Du hast heute also gelernt, dass sowohl Gips, welcher als Baustoff verwendet wird, als auch Glaubersalz, welches als Abführmittel verwendet wird, Sulfate sind. Es wird dir außerdem gezeigt, wie Sulfate hergestellt werden. Dazu kann entweder ein unedles Metall, ein Metalloxid oder ein Metallhydroxid mit Schwefelsäure umgesetzt werden. Außerdem weißt du nun, dass Sulfate in der Medizin, der Landwirtschaft und in der Industrie Anwendung finden. Tschüß und bis bald.

    1 Kommentar

    1 Kommentar
    1. gut erklärt

      Von Bzrika, vor etwa 3 Jahren

    Sulfate – Salze der Schwefelsäure Übung

    Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Sulfate – Salze der Schwefelsäure kannst du es wiederholen und üben.
    • Schildere die Herstellung von Natriumsulfat durch eine Neutralisationsreaktion.

      Tipps

      Natrium-Kationen haben nur eine positive Ladung.

      Lösung

      Natriumsulfat ist ein gut lösliches, farbloses Salz und relativ einfach herzustellen. Eine einfache Möglichkeit ist die Neutralisationsreaktion von Natriumhydroxid mit Schwefelsäure, der Säure des Sulfat-Anions. Die $OH^-$-Ionen des Natriumhydroxids reagieren dabei mit den Wasserstoff-Ionen der Schwefelsäure zu Wasser, also $H_2O$. Übrig bleiben Natrium-Kationen und Sulfat-Anionen, die in Wasser gelöst sind. Verdampft man das Wasser, kann man daraus das Salz $Na_2SO_4$ erhalten, das Natriumsulfat.

    • Benenne die Sulfate.

      Tipps

      Kristallwasser wird als Hydrat bezeichnet. In der Formel wird dies durch einen Mal-Punkt gekennzeichnet.

      Lösung

      Viele Sulfate sind schon seit sehr langer Zeit bekannt und haben daher besondere Namen bekommen, die nicht erkennen lassen, um welches Sulfat es sich handelt. Beispielsweise wird $CaSO_4 \cdot 2 H_2O$, Gips, schon seit etwa 7000 Jahren als Baustoff verwendet. Sulfate kommen als Salze auch natürlich in der Erde vor. Sie werden schon lange Zeit abgebaut und zum Beispiel für medizinische Zwecke verwendet. Das Bittersalz $(MgSO_4 \cdot 7 H_2O)$ und das Glaubersalz $(Na_2SO_4 \cdot 10 H_2O)$ gehören dazu.

      Weniger gebräuchliche Sulfate werden mit ihren systematischen Namen bezeichnet. So steht der Name Eisensulfat-Heptahydrat für das Salz $FeSO_4 \cdot 7 H_2O$ und der Name Calciumsulfat für das Salz mit der Formel $CaSO_4$. Das Kristallwasser wird mit Hydrat bezeichnet und hinter einen Mal-Punkt geschrieben, die Anzahl der Wassermoleküle wird mit griechischem Zahlwort angegeben.

    • Leite den Namen des Sulfates ab.

      Tipps

      Die Anzahl der Wassermoleküle wird mit griechischen Zahlwörtern angegeben.

      Lösung

      Wie bei salzartigen Verbindungen üblich, wird auch bei den systematischen Namen der Sulfate zuerst das Kation - in unserem Fall die Metalle Mangan und Nickel - und anschließend das Anion genannt. Man erkennt also sofort am Namen, ob man es mit einem Sulfat zu tun hat.

      Schwieriger ist es da mit den Wassermolekülen, die in der Formel auch angegeben werden. Diese sind in die Kristallstruktur eingelagert und beeinflussen die Eigenschaften des Salzes. Die Wassermoleküle erkennt man im Namen des Sulfates daran, dass hinter der Bezeichnung des Metallsalzes ein Bindestrich und dahinter das Wort Hydrat mit einer Vorsilbe steht. Die Vorsilbe ist ein griechisches Zahlwort, das die Anzahl der Wassermoleküle angibt. Diese Zahl liegt meist zwischen eins (Monohydrat) und zwölf (Dodecahydrat). Die Zahlwörter muss man leider wie Vokabeln lernen.

    • Erkläre die Herstellung von Zinksulfat.

      Tipps

      Auf beiden Seiten der Reaktionspfeile muss je die gleiche Anzahl an Atomen stehen.

      Lösung

      Sulfate sind häufig auf unterschiedliche Weise herzustellen. Beim Zinksulfat können zwei der euch bereits bekannten Verfahren verwendet werden. Zinksulfat lässt sich gewinnen, indem entweder reines Zink oder Zinkoxid in verdünnter Schwefelsäure aufgelöst wird. Beide Edukte sind unlöslich in Wasser. Erst durch die Reaktion mit der Schwefelsäure entsteht das lösliche Reaktionsprodukt. Zinksulfat ist gut löslich in Wasser, daher scheint es so, dass sich Zink und Zinkoxid in Schwefelsäure auflösen.

    • Nenne Sulfate, die als Abführmittel eingesetzt werden.

      Tipps

      Magnesiumsulfat-Heptahydrat hat einen sehr bitteren Geschmack.

      Lösung

      Calciumsulfat ist sehr schlecht in Wasser löslich und kann daher kaum vom Körper aufgenommen werden. Es wirkt daher nicht abführend. Eisensulfat-Heptahydrat wird in geringen Mengen medizinisch genutzt und in Tablettenform gegen Eisenmangel eingenommen. Die Hydrate des Natrium- und des Magnesium-Salzes des Sulfats wirken abführend und werden medizinisch dafür verwendet. Das Natrium-Salz wird als Glaubersalz (nach seinem Entdecker), das Magnesium-Salz als Bittersalz (nach seinem Geschmack) bezeichnet.

    • Ermittle die Namen der beiden Sulfate.

      Tipps

      Kupfersulfat wird als Nachweisreagenz für Wasser verwendet.

      Lösung

      Kristallwasser hat oft einen großen Einfluss auf die Eigenschaften von Sulfaten. Am deutlichsten wird dies bei der Betrachtung von wasserfreien Salzen wie Kupfersulfat oder Eisensulfat im Vergleich mit ihren Hydraten. Die wasserfreien Salze sind farblos, man hat also ein weißes Pulver. Die Hydrate sind hingegen farbig - tiefblau beim Kupfersulfat-Pentahydrat und schwach grün beim Eisensulfat-Heptahydrat. Der Grund hierfür ist der Einfluss der Wassermoleküle auf die Metall-Kationen im Kristallgitter. Weiß man um die unterschiedlichen Eigenschaften der Salze, lässt sich dies – wie in diesem Fall – zur Identifizierung der Sulfate verwenden.

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