Schwefeldioxid

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Strukturformel
Strukturformel von Schwefeldioxid
Allgemeines
Name Schwefeldioxid
Andere Namen
  • Schwefel(IV)-oxid
  • Schwefligsäureanhydrid
Summenformel SO2
CAS-Nummer 7446-09-5
PubChem 1119
Kurzbeschreibung

farbloses, stechend riechendes, giftiges Gas[1]

Eigenschaften
Molare Masse 64,06 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Schmelzpunkt

−75,5 °C [2]

Siedepunkt

−10 °C [2]

Dampfdruck

0,33 MPa [2] (20 °C)

Löslichkeit

Hydrolyse in Wasser[2]

Dipolmoment

1,63305 D[3] (5,4473 · 10−30 C · m)

Brechungsindex

1,000686 (0 °C, 101,325 kPa)[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [5]
04 – Gasflasche 06 – Giftig oder sehr giftig 05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 331​‐​314
P: 260​‐​280​‐​304+340​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​315Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze​‐​405​‐​403 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [6] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [5]
Giftig
Giftig
(T)
R- und S-Sätze R: 23​‐​34
S: (1/2)​‐​9​‐​26​‐​36/37/39​‐​45
MAK

1,3 mg·m−3 [1]

Toxikologische Daten

2520 ppm·1 h (LC50Ratteinh.)[7]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche nicht möglich

Schwefeldioxid, SO2, ist das Anhydrid der Schwefligen Säure H2SO3. Schwefeldioxid ist ein farbloses, schleimhautreizendes, stechend riechendes und sauer schmeckendes, giftiges Gas. Es ist sehr gut (physikalisch) wasserlöslich und bildet mit Wasser in sehr geringem Maße Schweflige Säure. Es entsteht vor allem bei der Verbrennung von schwefelhaltigen fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdölprodukten, die bis zu 4 Prozent Schwefel enthalten. Dadurch trägt es in erheblichem Maß zur Luftverschmutzung bei. Es ist der Grund für sauren Regen, wobei das Schwefeldioxid zunächst von Sauerstoff zu Schwefeltrioxid oxidiert wird und dann mit Wasser zu Schwefelsäure (H2SO4) umgesetzt wird.[8] Um dies zu verhindern, gibt es verschiedene Verfahren zur Rauchgasentschwefelung. Zudem findet sich Schwefeldioxid im Umfeld von Hochtemperaturgebieten und aktiven Vulkanen.[9]

Herstellung

Schwefeldioxid kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden:

  • durch Verbrennen von Schwefel oder Schwefelwasserstoff
 \mathrm { S + O_2 \ \longrightarrow \ SO_2}
  • durch das Rösten von sulfidischen Erzen, z. B. von Pyrit:
 \mathrm {4 \; FeS_2 + 11 \; O_2 \ \longrightarrow \ 2 \; Fe_2O_3 + 8 \; SO_2} \qquad \Delta H<0
  • aus Sulfiten durch stärkere Säuren
 \mathrm { Na_2SO_3 + 2 \; HCl \ \longrightarrow \ 2 \; NaCl + H_2O + SO_2}

Eigenschaften

Schwefeldioxid ist ein stechend riechendes, farbloses Gas. Es hat eine gute Wasserlöslichkeit, Lösungen sind dabei leicht sauer. Das Molekül ist gewinkelt:

Strukturformel von Schwefeldioxid mit Bindungslängen und Winkeln

E-Nummer 220
kritische Temperatur 157,5 °C[1]
kritischer Druck 79 bar[1]


Schwefeldioxid ist mesomeriestabilisiert:

Mesomere Grenzformeln von Schwefeldioxid

Verwendung

Flüssiges Schwefeldioxid löst zahlreiche Stoffe und hat sich daher als wertvolles aprotisch-polares Lösungsmittel etabliert.

In der Lebensmittelindustrie findet Schwefeldioxid als Konservierungs-, Antioxidations- und Desinfektionsmittel Verwendung, vor allem für Trockenfrüchte, Kartoffelgerichte, Fruchtsäfte, Marmelade und Wein. Wein- und Bierfässer werden zur Desinfizierung vor der Verwendung durch Behandlung mit SO2-Gas ausgeschwefelt.

Schwefeldioxid zerstört das Vitamin B1; ebenso finden sich in Laborversuchen Hinweise auf eine Zerstörung von B12-Vitaminen.[10] In der EU ist es als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 220 auch für „Bio“-Produkte zugelassen. Es dient auch zur Herstellung von Sulfurylchlorid SO2Cl2 und Thionylchlorid SOCl2.

Ferner ist Schwefeldioxid ein wichtiges Edukt zur Herstellung von Schwefeltrioxid, um anschließend konzentrierte Schwefelsäure z. B. mit dem Kontaktverfahren herzustellen.

Schwefeldioxid dient auch zur Herstellung von vielen Chemikalien, Medikamenten und Farbstoffen und zum Bleichen von Papier und Textilien. Es lässt Tinte verblassen.

Verwendung in Konzentrationslagern

Bei Experimenten mit Giftgasen, die im kroatischen KZ Stara Gradiška durchgeführt wurden, kam neben Zyklon B, auch Schwefeldioxid zum Einsatz an serbischen, jüdischen und Roma Frauen, sowie Kindern.[11]

Umweltverschmutzung

Drastische Emissionsreduktion seit 1987

Schwefeldioxid schädigt in hohen Konzentrationen Mensch, Tiere und Pflanzen. Die Oxidationsprodukte führen zu „saurem Regen“, der empfindliche Ökosysteme wie Wald und Seen gefährdet sowie Gebäude und Materialien angreift. Die SO2-Emissionen der entwickelten Industriestaaten konnten jedoch in den letzten zwei Jahrzehnten durch die Nutzung schwefelarmer bzw. schwefelfreier Brenn- und Kraftstoffe und mittels Rauchgasentschwefelung stark reduziert werden.

Von allen Verkehrsträgern leistet der internationale Schifffahrtsverkehr den höchsten Emissionsbeitrag. Dort liegt der maximal zulässige Schwefelgehalt im Brennstoff für Schiffe derzeit bei 4,5 Prozent. Die IMO hat den Grenzwert jedoch reduziert: Bis 2012 soll er auf 3,5 und bis 2020 auf 0,5 Prozent gesenkt werden. Diese Grenze gilt bereits heute für kalifornische Küstengewässer.[12] In der Ost- und Nordsee gibt es Schwefelemissions-Überwachungsgebiete (engl. SECA), in denen der Grenzwert heute 1,5 Prozent beträgt. Ab dem 1. Juli 2010 liegt er auf 1 Prozent und am 1. Januar 2015 soll er auf 0,1 Prozent abgesenkt werden.[13][14]

Das Max-Planck-Institut für Meteorologie konnte im Rahmen einer Studie zeigen, dass in der Umgebung der stark frequentierten Seehäfen Rotterdam, Antwerpen und Milford Haven eine erheblich dichtere Wolkendecke herrscht als im Umland. Schwefeldioxid und Stickoxide wirken als Kondensationskeime und regen die Wolkenbildung an. Die durch diese Wolkendecke verstärkte Albedo führte zu einer Verringerung der Sonneneinstrahlung in den darunterliegenden Gebieten.[15]

Sicherheitshinweise

Eine Schwefeldioxidkonzentration, die über dem MAK-Wert liegt, kann beim Menschen zu Kopfschmerzen, Übelkeit und Benommenheit führen. In höheren Konzentrationen schädigt das Gas stark die Bronchien und Lungen.[16]

Eine Exposition gegenüber hohen Schwefeldioxidkonzentrationen über einen längeren Zeitraum kann durch die Zerstörung des für die Blutbildung wichtigen B12-Vitamins zu Anämie führen.

Einzelnachweise

  1. a b c d e Eintrag zu Schwefeldioxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. März 2008 (JavaScript erforderlich)
  2. a b c d Sicherheitsdatenblatt Schwefeldioxid bei Linde, abgerufen 7. Mai 2013.
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Dipole Moments, S. 9-52.
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Index of Refraction of Gases, S. 10-254.
  5. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 7446-09-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  6. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  7. Eintrag zu Sulfur dioxide in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM)
  8. Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie 102. Auflage, de Gruyter, Berlin, 2007. ISBN 978-3-11-017770-1
  9. H. U. Schmincke: Vulkanismus. Wiss. Buchgesellschaft, Darmstadt, 2000, 224ff.
  10. Belitz H.-D., Grosch W., Food Chemistry, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 1999
  11. Michele Frucht Levy: „The Last Bullet for the Last Serb“ - The Ustasa Genocide against Serbs 1941-1945. In: David M. Crowe (Hrsg.): Crimes of State Past and Present. Routledge 2011, ISBN 978-0-415-57788-5, S. 71 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)
  12. wiwo.de: Neuer Antrieb für Schiffe
  13. IMO: The 2008 amendments-revised Annex VI
  14. Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik: SECA-Studie Endbericht (PDF; 1,8 MB), September 2010.
  15. www.planet-erde.de: Dicke Luft am Meer
  16. zusatzstoffe-online.de: Schwefeldioxid E220

Weblinks

 Commons: Schwefeldioxid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien