Versuch 25: Schwefel verbrennt in Sauerstoff - Einleitung

Saurer Regen ist ein akutes Problem in unserer Zeit. Bei einem pH Wert von 3.5 ist der Regen zuweilen so sauer, wie Speiseessig. „Schatz, hältst du mal den Salat raus, es regnet schon wieder...“ Ganz so lustig ist der saure Regen leider nicht. Reines Wasser hat üblicherweise einen pH Wert von 7, was besagt, dass dieses Wasser keinen Überschuss an Säure (Oxoniumionen) oder Basen (Hydroxidionen) hat. Regenwasser, in dem die Gase Kohlenstoffdioxid, Schwefeloxide und/oder Stickoxide aus Abgasen von Autos und Fabriken gelöst sind, hat einen pH Wert von ca. 5.5-4.5, was einen Überschuss an sauer wirkenden Oxoniumionen anzeigt.

Der saure Regen entsteht also aus Gasen, die bei Verbrennungen in der Natur aber vor allem in Industrien oder Autos anfallen. Diese Gase lösen sich leicht im Wasser der Regenwolken und bilden dabei Säuren. Zwar sind diese Konzentrationen nicht so stark, dass wir bei Regen nicht mehr aus dem Haus könnten oder merklich eine Wirkung der Tropfen auf unserer Haut spüren würden, doch steter Tropfen höhlt den Stein! Besonders Bau- und Kunstwerke aus Kalkstein oder Marmor sind gefährdet. Kalk (Calciumcarbonat) und Marmor (z.B. Magnesiumcarbonat) sind chemisch Salze der Kohlensäure.

Nach der Bauernregel: „Die stärkere Säure löst die schwächere aus ihrem Salz“, finden Reaktionen der Carbonate mit den Säuren des sauren Regens statt. Die Kohlensäure, die schwefligen oder salpetrigen Säuren im Regen lösen die Bauernregel in Reaktion mit den Carbonaten ein und bilden leicht wasserlösliche Hydrogencarbonate oder Kohlenstoffdioxid. Die geringen Konzentrationen lassen die Reaktion sehr langsam, aber stetig im Verlauf der Jahre stattfinden, so dass Kulturgüter aus alten Zeiten mehr und mehr im wahrsten Sinne des Wortes aufgelöst werden.

In Gegenden mit kalkarmen Böden kommt es außerdem schnell zur Übersäuerung des Bodens durch den sauren Regen. Kalkreiche Böden neutralisieren den sauren Regen hier, wie es auch auf den Marmorkunstwerken passiert. Die Carbonate wandeln sich in Kohlensäure, die als Kohlenstoffdioxid entweicht. Enthält der Boden nur wenig Kalk nimmt er den pH Wert des Regens an.

Doch genug des trüben Wetters. Die Entstehung von Schwefeldioxid und dessen Eigenschaft in Wasser eine Säure zu bilden lässt sich aber auch in einem sehr reizvollen Experiment zeigen.

Sicherheitssymbole

Als Schülerversuch geeignet. Schutzbrille tragen! Im Abzug arbeiten! Neutralisieren!

Chemikalien

  • Schwefelfäden
  • Sauerstoff

Materialien

  • Tiegelzange Uhrglas
  • Standzylinder
  • Brenner

Durchführung

Man füllt einen Standzylinder mit Sauerstoff und deckt den Zylinder mit einem Uhrglas ab. Man nimmt mit der Tiegelzange einen etwa 5cm langen Schwefelfaden und entzündet ihn in der Brennerflamme. Nun hält man den brennenden Schwefelfaden schnell in den Standzylinder.

Alternativ lässt sich dieser Versuch auch mit einem Verbrennungslöffel und Schwefelpulver durchführen. Mit Indikatorlösung lässt sich zusätzlich die Bildung von Säuren nachweisen.

Entsorgung

Schweflige Säure wird neutralisiert.

Ergebnisse

Der entzündete Schwefel verbrennt mir schwach blauer Flamme. Im Stanzylinder verläuft die Reaktion deutlich heftiger. Der Schwefel flammt hell blau auf. Bei der Verbrennung von Schwefel entsteht das Gas Schwefeldioxid.

S + O2 → SO2

Im Standzylinder ist ein viel höherer Anteil an Sauerstoff, als in unserer Luft. Der Schwefel hat somit ein höheres Angebot an Reaktionspartnern und verbrennt sichtbar heftiger. Mit Wasser bildet das Schwefeldioxid schweflige Säure.

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Hinweise

Der Versuch muss unbedingt in einem Abzug durchgeführt werden. Es entsteht das giftige Gas Schwefeldioxid.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Schwefel verbrennt in Sauerstoff

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NEU

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