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Chemie · Elemente und deren Verbindungen
Schwefel als Element mit seinen Modifikationen, die Verbindungen von Sulfid bis Sulfat nach Oxidationszahl, Disulfidbrücken in Proteinen und medizinische Nutzung.
Schwefel steht unter Sauerstoff, hat sechs Valenzelektronen und tritt in den Oxidationsstufen −II bis +VI auf. In Proteinen verknüpfen Disulfidbrücken zwei Cysteine.
Schwefel gehört zur 6. Hauptgruppe (Chalkogene) und zur 3. Periode. Weil er die Oktettschale erweitern kann, reicht seine Oxidationszahl von −II bis +VI. Er kommt elementar, als Sulfid und als Sulfat in Erdkruste, Wasser und Lebewesen vor.
Bei Raumtemperatur ist Schwefel ein gelber, geruchloser Feststoff aus ringförmigen S₈-Molekülen (Dichte 2,07 g/cm³, Siedepunkt 445 °C). Diese Form heißt rhombischer α-Schwefel und ist die stabilste von mehreren Modifikationen.
Oberhalb von 95,6 °C wandelt sich rhombischer α-Schwefel in monoklinen β-Schwefel um. Eine weitere monokline Form ist der hellgelbe γ-Schwefel. Beim weiteren Erhitzen gilt:
| Temperatur | Form | Aussehen |
|---|---|---|
| ab 95,6 °C | β-Schwefel, monoklin | hellgelbe Nadeln |
| um 119 °C | λ-Schwefel, flüssig | gelb, dünnflüssig |
| darüber |
| Ringe brechen auf, Ketten |
| zähflüssig, dunkel |
| rasch abgeschreckt | plastischer Schwefel | gelbbraun, gummiartig |
| ab etwa 445 °C | Gas aus S₈ und kleineren Ringen |
| über 1800 °C | atomarer Schwefel | dunkelrotes Gas |
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Deine AufgabeVerfolge den Schwefel von links nach rechts: Bei welcher Temperatur ändert sich die Ordnung der Ringe, wann entstehen Ketten?
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
Schwefel wird stufenweise oxidiert, und jede Stufe hat ihre Säure und ihr Salz:
| Zahl | Stoff | Salz |
|---|---|---|
| −II | H₂S, Schwefelwasserstoff | Sulfid S²⁻ |
| +IV | SO₂, Anhydrid von H₂SO₃ | Sulfit SO₃²⁻ |
| +VI | SO₃, Anhydrid von H₂SO₄ | Sulfat SO₄²⁻ |
Schwefelsäure ist eine starke, zweiprotonige Säure. Konzentriert wirkt sie stark hygroskopisch (wasseranziehend) und oxidierend. Gips ist Calciumsulfat-Dihydrat, CaSO₄ · 2 H₂O. → Ausführlich in: Mineralsäuren
Salze benennst du nach dem Anion: Eisen(III)-sulfit ist Fe₂(SO₃)₃, denn zwei Fe³⁺ gleichen drei SO₃²⁻ aus.
Schwefel macht etwa 0,2 % der Körpermasse aus. Er steckt in den Aminosäuren Cystein und Methionin, im Coenzym A und in den Vitaminen Biotin (H) und Thiamin (B₁).
Zwei Cysteine verbinden sich durch Oxidation zu Cystin: Ihre Thiolgruppen (–SH) bilden eine kovalente Disulfidbrücke (–S–S–). Sie stabilisiert die Tertiär- und Quartärstruktur, etwa in Insulin und im Keratin der Haare.
Disulfidbrücken halten wie Nieten in einer Stahlkonstruktion, Wasserstoffbrücken eher wie Klettverschlüsse. → Ausführlich in: Proteine
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Deine AufgabeLies für jedes Molekül die Oxidationszahl des Schwefels ab: Welcher Schritt ist eine Oxidation, welcher ändert die Oxidationszahl nicht?
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
