Schwefelsäure

Schwefelsäure ist eine chemische Verbindung von Schwefel mit der Summenformel H2SO4. Es ist eine farblose, ölige, sehr viskose und hygroskopische Flüssigkeit. Schwefelsäure ist eine der stärksten Säuren und sehr ätzend. Diese Mineralsäure bildet zwei Sätze von Salzen, die Hydrogensulfate und die Sulfate, in denen ein oder zwei Protonen im Vergleich zur freien Säure durch Kationen ersetzt sind.

Schwefelsäure ist eine der technisch wichtigsten Chemikalien überhaupt und eine der am weitesten verbreiteten chemischen Grundstoffe. 1993 wurden rund 135 Millionen Tonnen Schwefelsäure produziert. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Düngemitteln und zur Herstellung anderer Mineralsäuren wie Salz- oder Phosphorsäure verwendet. Üblicherweise werden wässrige Lösungen unterschiedlicher Konzentration verwendet.

Das Anhydrid der Schwefelsäure ist Schwefeltrioxid (SO3). Die Lösung von Schwefeltrioxid in der Schwefelsäure außerhalb des stöchiometrischen Verhältnisses wird als rauchende Schwefelsäure oder Oleum bezeichnet, da das darin enthaltene Schwefeltrioxid leicht aus der Lösung entweicht und mit der Feuchtigkeit Nebel ("Rauch") aus verdünnter Schwefelsäure bildet. Verwandte Säuren sind schweflige Säure (H2SO3), die von Schwefeldioxid abgeleitet ist, und Thiosulfonsäure (H2S2O3), bei der ein Sauerstoffatom durch Schwefel ersetzt wurde.

Anwendungen

Schwefelsäure wird in sehr großen Mengen und in vielen Bereichen eingesetzt. Ihr Produktionsvolumen ist neben dem von Chlor ein Maß für die industrielle Entwicklung und das Leistungsniveau eines Landes.

Es wird je nach Konzentration unterschiedlich benannt. Zwischen 10% und 20% wird es verdünnte Schwefelsäure oder verdünnte Säure genannt. Batteriesäure oder Batteriesäure hat eine Säurekonzentration von 33,5%. Diese Säuren bleiben auch unter 0 ° C flüssig.

Schwefelsäure mit einem Gehalt von bis zu etwa 70% wird als Raumsäure bezeichnet, bis zu 80% Gloversinsäure. Konzentrierte Schwefelsäure hat einen Mindestgehalt von 98,3% (Azeotrop). Verdünnte Säure wird in großen Mengen als Abfallprodukt bei der Herstellung von Titanoxid oder Farbstoff gefunden.

Das meiste davon wird in der Düngemittelproduktion verwendet. Mit Hilfe von Schwefelsäure werden hauptsächlich Phosphat- und Ammoniumsulfatdünger gewonnen. Letzteres wird durch die Reaktion von halbkonzentrierter Schwefelsäure mit Ammoniak dargestellt.

Bei der Herstellung von Phosphatdüngern wird Schwefelsäure benötigt, um das Rohphosphat abzubauen. Die Reaktion erzeugt Superphosphat Ca (H2PO4) 2 / CaSO4

Neben Ammoniumsulfat werden auch andere Sulfate hergestellt, indem entsprechende Salze mit Schwefelsäure umgesetzt werden. Ein Beispiel ist Aluminiumsulfat aus Aluminiumhydroxid, das in großen Mengen in der Papierindustrie und als Flockungsmittel bei der Wasserreinigung verwendet wird.

Da viele Erze in Schwefelsäure löslich sind, kann sie als Verdauungsmittel verwendet werden. Beispiele sind das Nassverfahren zur Herstellung von Zink aus Zinkoxid und das Sulfatverfahren zur Gewinnung des Weißpigments Titandioxid. Mit Hilfe von Schwefelsäure können nicht nur oxidische Erze, sondern auch solche mit anderen Anionen wie Fluorid oder Phosphat aufgeschlossen werden. Die entsprechenden Säuren werden während der Reaktion gebildet. Dieser Prozess ist relevant für die Herstellung einiger technisch wichtiger Säuren. Beispiele sind Flusssäure aus Fluorit, Phosphorsäure aus Apatit und Salzsäure aus Halit. Schwefelsäure ist als Batteriesäure ein wichtiger Bestandteil des Bleiakkumulators, der als Starterbatterie in Autos verwendet wird. Wie bei der Blei-Säure-Batterie dient auch bei elektrolytischen Prozessen verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt. Die Vorteile gegenüber anderen Elektrolyten sind ihre hohe Leitfähigkeit und gleichzeitig ihre geringe Tendenz zur Abnahme.

In der organischen Chemie kann die Sulfonsäuregruppe durch rauchende Schwefelsäure (Sulfonierung) eingeführt werden. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Tensiden für die Waschmittelindustrie und von Farbstoffen verwendet. Eine weitere funktionelle Gruppe, die mit Hilfe von Schwefelsäure eingeführt werden kann, ist die Nitrogruppe. Dies geschieht mit Hilfe der sogenannten Nitriersäure, einer Mischung aus Schwefelsäure und Salpetersäure.

Schwefelsäure ist eine der am häufigsten verwendeten Chemikalien in chemischen Labors. Neben Salz- und Salpetersäure ist es eine starke Säure, die weit verbreitet ist. Es wird unter anderem verwendet, um den pH-Wert einzustellen, beispielsweise als Katalysator für die Veresterung, und um während des Aufschlusses zu rauchen. Die stark dehydratisierende Wirkung von Schwefelsäure wird zum Trocknen organischer Substanzen und Gase in Exsikkatoren und Waschflaschen verwendet.