Schwefel

Allgemeine Eigenschaften

Name

Schwefel, engl. "sulfur"

Formelzeichen

Ordnungszahl

Isotope (%)

³²S - 95,02
³³S - 0,75
³⁶S - 0,02

Alle Isotope künstlich

nein

Schwefel ist ein Nichtmetall, das in mehreren allotropen Modifikationen auftritt:
- Bei Normaltemperatur besteht Schwefel aus leuchtend gelben, rhombischen Kristallen (α-Schwefel).
- Oberhalb von 95,6 °C tritt Schwefel als monokliner, hellgelber β-Schwefel auf (Dichte 1,957 g/cm³).
- Dieser schmilzt bei 119,6 °C und geht in den dünnflüssigen gelben λ-Schwefel über.
- Der λ-Schwefel wird ab ca. 160 °C zu einer rotbraunen viskosen Masse &my;-Schwefel. Die Viskosität nimmt ab ca. 200 °C wieder ab, bis der Schwefel schließlich bei 444,6 °C verdampft.
Wird die Schmelze abgeschreckt entsteht sogenannter plastischer Schwefel, der aus λ-Schwefel und &my;-Schwefel besteht.
α-, β- und λ-Schwefel enthalten ringförmige S₈-Moleküle, in der Schmelze treten mit steigender Temperatur hingegen immer längere Ketten auf. Diese werden bei Temperaturen über 200 °C jedoch zunehmend wieder aufgebrochen.
Schwefel reagiert bei höheren Temperaturen mit vielen Metallen und Nichtmetallen.
Er entzündet sich an der Luft bei ca. 260 °C und brennt mit blauer Flamme zu SO₂. Sind Verbindungen anwesend, die leicht Sauerstoff zur Verfügung stellen, kann die Verbrennung explosionsartig verlaufen, z.B. im Schwarzpulver.

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe)

2,58 (II)

Elektronenkonfiguration

1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Oxidationszahlen

+6, +4, +2, -2

bevorzugt

+6, -2

Physikalische Eigenschaften (Modifikation: rhombisch )

Mittlere Atommasse (u)

32,066 ± 6

Dichte (g/cm³)

2,07

Schmelztemperatur (°C)

112,8

Siedetemperatur (°C)

444,67

Härte (Mohs)

Atomradius (pm)

103,5

Ionenradius (pm bei Ladung bzw. Oxidationszahl)

184 (2-)

1. Ionisierungsenergie (kj/mol bei 25° C)

1006

Radioaktive Eigenschaften

Alle Isotope radioaktiv

nein

Langlebigstes Isotop

Halbwertszeit

Strahlungsart

Geschichtliches

Altertum

In China und Ägypten verwendet man Schwefel zum Bleichen von Textilien und zum Räuchern.

Antike

Die Römer gewinnen Schwefel aus Schwefelminen in Sizilien

Mittelalter

Bei den Alchimisten gilt der Schwefel als das "Prinzip der Brennbarkeit".

1777

Antoine Lavoisier (1743-1794) vermutet den elementaren Charakter des Schwefels

1809

Beweis für Lavoisiers Vermutung durch Joseph Gay-Lussac (1778-1850) und Louis Jacques Thénard (1777-1857).

1814

Vorschlag des Symbols "S", als Abkürzung für das lateinische Wort sulfur, durch J. J. Berzelius.

Der deutsche Name Schwefel geht wahrscheinlich auf sanskrit swep oder sweblan ("schlafen" oder "erschlagen") zurück. Er hat vermutlich seinen Ursprung in der Giftigkeit des Schwefeldioxids.

Vorkommen

Schwefel hat einen Anteil von 0,048 % an der Erdkruste.
In Vulkangebieten findet sich Schwefel in elementarer Form, so z.B. in Sizilien, Polen, Irak, Louisiana, Texas und Mexiko.
In zahlreichen Erzen ist Schwefel in Form der Sulfide enthalten.
Wichtige Schwefelverbindungen enthaltende Minerale sind z.B. Gips (CaSO₄), Pyrit (FeS), Buntkupferkies (CuS), Bleiglanz (PbS), Zinkblende (ZnS) oder Zinnober (HgS).
Größere Mengen Schwefel sind auch in den fossilen Brennstoffen Erdöl und Kohle enthalten. Erdgas ist oft mit Schwefelwasserstoff (H₂S) verunreinigt.
Zahlreiche biochemische Verbindungen enthalten ebenfalls Schwefel, so z.B. einige Aminosäuren, Coenzyme und Vitamin B.

Verwendung

Vor allem zur Darstellung zahlreicher chemischer Grundstoffe, z.B. Schwefelsäure, Schwefelkohlenstoff, Natriumthiosulfat, etc.
Zum Vulkanisieren von Kautschuk.
Zur Herstellung von Farbstoffen.
Als Bestandteil von Schädlingsbekämpfungsmitteln.

Herstellung

Durch Oxidation aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen (Claus-Prozess)
Durch Ausschmelzen aus schwefelhaltigem Gestein. Pyrit wird geröstet wobei Schwefeldioxid entsteht, das anschließend mit Kohle oder Koks reduziert wird.
Durch direkten Abbau von Lagerstätten elementaren Schwefels. Dadurch kann etwa die Hälfte des benötigten Schwefels gewonnen werden. Vor dem in Verkehr bringen wird er durch Destillation gereinigt.

Nachweis

Schwefel

Heparprobe
- 4 Ag + 2 S^2- + 2 H₂O + O₂ ----> 2 Ag₂S + 4 OH^-
- Etwas Natriumcarbonat wird an der Spitze eines Magnesiastäbchens zu einer Perle geschmolzen. Diese wird in die zu untersuchende Probe getaucht und anschließend zum Vertreiben störender Stoffe, z.B. Iodide, in die Oxidationsflamme gehalten. Danach wird die Perle in der Reduktionsflamme aufgeschmolzen, wodurch alle Schwefelverbindungen zum Sulfid reduziert werden. Die Perle wird nun mit einem Tropfen Wasser auf ein blankes Silberblech gepresst. Sind schwefelhaltige Verbindungen in der Probe zugegen gewesen entsteht eine schwarze Färbung des Silbers durch Bildung von Silbersulfid.

Sulfat

Sulfid