Schwefeldioxid

Strukturformel
Strukturformel von Schwefeldioxid
Allgemeines
Name Schwefeldioxid
Andere Namen
  • Schwefel(IV)-oxid
  • Schwefligsäureanhydrid
Summenformel SO2
Kurzbeschreibung

farbloses, stechend riechendes, giftiges Gas[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7446-09-5
PubChem 1119
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Eigenschaften
Molare Masse 64,06 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

2,73 kg·m−3 (1 bar, 15 °C) [2]

Schmelzpunkt

−75 °C [2]

Siedepunkt

−10 °C [2]

Dampfdruck

0,33 MPa [2] (21 °C)

Löslichkeit

gut (112 g·l−1 [2]) in Wasser

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 331​‐​314
P: 260​‐​280​‐​304+340​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​315​‐​405​‐​403 [1]
MAK

1,3 mg·m−3 [1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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.[5] Um dies zu verhindern gibt es verschiedene Verfahren zur Rauchgasentschwefelung. Zudem findet sich Schwefeldioxid im Umfeld von Hochtemperaturgebieten und aktiven Vulkanen.[6]

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_{2}O_{3}+8\;SO_{2}} \qquad \Delta H<0 $
  • aus Sulfiten durch stärkere Säuren
$ \mathrm {Na_{2}SO_{3}+2\;HCl\ \longrightarrow \ 2\;NaCl+H_{2}O+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.[7] 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.

Umweltverschmutzung

Schwefeldioxid schädigt in hohen Konzentrationen Mensch, Tiere und Pflanzen. Die Oxidationsprodukte führen zu „Saurem Regen“, der empfindliche Ökosysteme wie Wald und Seen gefährdet, 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 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.[8] In der Ost- und Nordsee gibt es Schwefelemissionsüberwachungsgebiete, 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.[9][10]

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.[11]

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.[12]

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. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Eintrag zu Schwefeldioxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Sicherheitsdatenblatt (Praxair)
  3. 3,0 3,1 Referenzfehler: Es ist ein ungültiger <ref>-Tag vorhanden: Für die Referenz namens ESIS wurde kein Text angegeben.
  4. Eintrag zu Schwefeldioxid in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM)
  5. Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie 102. Auflage, de Gruyter, Berlin, 2007. ISBN 978-3-11-017770-1
  6. H. U. Schmincke: Vulkanismus. Wiss. Buchgesellschaft, Darmstadt, 2000, 224ff.
  7. Belitz H.-D., Grosch W., Food Chemistry, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 1999
  8. Neuer Antrieb für Schiffe Online auf www.wiwo.de
  9. IMO: The 2008 amendments-revised Annex VI
  10. Reederverband: SECA-Studie Endbericht
  11. Dicke Luft am Meer Online bei www.planet-erde.de
  12. Info über Schwefeldioxid als Konservierungsstoff E220 in Lebensmittel

Weblinks

Commons: Schwefeldioxid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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