Schwefelsäure – Verwendung, Herstellung und Vorkommen

In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten chemisch-physikalischen Eigenschaften von Schwefelsäure zusammengefasst. Die hier dargestellten Werte beziehen sich auf konzentrierte Schwefelsäure (100 %). Die Werte für verdünnte Schwefelsäure können abweichen.

Die Strukturformel bzw. Valenzstrichformel der Schwefelsäure sieht wie folgt aus:

Von Schwefelsäure gehen einige Gefahren aus, denn sie gehört zu den stärksten Säuren. Schwefelsäure kann die Haut und Schleimhäute stark verätzen und wirkt reizend auf die Atemwege. Das Ausmaß der Gefährdung hängt jedoch auch von der Konzentration der Schwefelsäure ab und wird durch Gefahrensymbole entsprechend gekennzeichnet.

Konzentrierte Schwefelsäure ist stark hygroskopisch und kann damit das in der Luft enthaltene Wasser anziehen. Schwefelsäure dissoziiert vollständig in Wasser, dabei werden Oxoniumionen (H₃O⁺) und Sulfationen (SO₄^2-) gebildet. Die Sulfationen sind die Säurerestionen der Schwefelsäure. Die Dissoziations- bzw. Reaktionsgleichung von Schwefelsäure in Wasser lautet:

H₂SO₄ + 2 H₂O ⇌ 2 H₃O⁺ + SO₄^2-

Schwefelsäure kann neutralisiert werden, indem sie mit Natriumhydroxid (NaOH) zu Natriumsulfat (Na₂SO₄) und Wasser reagiert:

2 NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Schwefelsäure reagiert in verdünnter Form mit unedlen Metallen. Als Beispiel soll hier die Reaktion von Zink (Zn) mit Schwefelsäure zu Zinksulfat ZnSO₄ gezeigt werden. Als weiteres Produkt entweicht bei dieser Reaktion Wasserstoff (H₂):

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Edelmetalle wie Gold oder Platin werden durch konzentrierte Schwefelsäure nicht angegriffen.

Saurer Regen entsteht durch chemische Reaktionen, bei denen sich Schwefeloxide mit Wasser aus der Luft verbinden. Dabei entsteht Schwefelsäure.

Schwefelsäure unterscheidet sich von anderen starken Säuren, wie beispielsweise der Salzsäure, durch eine besondere chemische Eigenschaft: Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel und zersetzt organische Stoffe. Sie kann etwa Stroh, Leinen oder Baumwolle zerstören.

Es gibt viele direkte und indirekte Anwendungen für Schwefelsäure. Der Großteil der produzierten Schwefelsäure dient jedoch der Herstellung von Düngemitteln und Pigmenten. Des Weiteren ist Schwefelsäure für sehr viele Synthesen als Reaktionspartner oder Katalysator von großer Bedeutung.

In der Industrie wird Schwefelsäure vereinfacht in drei Schritten hergestellt:

• Im ersten Schritt wird elementarer Schwefel mit Luftsauerstoff verbrannt und es entsteht Schwefeldioxid (SO₂):
  S + O₂ → SO₂
• Im zweiten Schritt wird das Schwefeldioxid weiter verbrannt. Diese Reaktion läuft nur in Anwesenheit eines Katalysators ab. Schwefeldioxid reagiert mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid (SO₃):
  2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃
• Im dritten Schritt reagiert Schwefeltrioxid mit Wasser zu Schwefelsäure:
  SO₃ + H₂O → H₂SO₄