Schwefel – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Gediegener Schwefel findet sich vor allem in der Nähe von Vulkanen, wo schwefelhaltige Gase gelbe Kristallkrusten absetzen, und in Lagerstätten in Sedimentgesteinen. Weit häufiger ist Schwefel gebunden: in Sulfiden wie Pyrit, auch Katzengold genannt, Bleiglanz und Zinkblende, und in Sulfaten wie Gips. Erdöl, Erdgas und Kohle enthalten ebenfalls Schwefelverbindungen.

Früher wurde Schwefel auf Sizilien in Gruben abgebaut, später schmolz man ihn im Frasch-Verfahren mit überhitztem Wasser in unterirdischen Lagerstätten in Texas und Louisiana und drückte ihn mit Druckluft nach oben. Heute stammt der größte Teil aus der Entschwefelung von Erdgas und Erdöl. Der dabei abgetrennte Schwefelwasserstoff wird im Claus-Verfahren teilweise verbrannt und zu elementarem Schwefel umgesetzt. So wird aus einem Schadstoff, der sonst als Schwefeldioxid in die Luft gelangen würde, ein Rohstoff. Einen Entdecker hat Schwefel nicht. Antoine Lavoisier zählte ihn im späten achtzehnten Jahrhundert zu den chemischen Elementen.

Eigenschaften und Reaktionen

Schwefel hat die Elektronenkonfiguration [Ne] 3s² 3p⁴ und sechs Valenzelektronen. Er steht in Periode 3 und Gruppe 16, direkt unter Sauerstoff, und hat eine Elektronegativität von 2,58. Die wichtigsten Oxidationsstufen sind minus zwei in Sulfiden und im Schwefelwasserstoff, plus vier im Schwefeldioxid und in Sulfiten sowie plus sechs in Schwefelsäure und Sulfaten.

Bei Raumtemperatur besteht Schwefel aus ringförmigen Molekülen mit acht Atomen, die sich zu gelben, rhombischen Kristallen ordnen. Daneben gibt es weitere Modifikationen, etwa eine monokline Form mit nadelförmigen Kristallen. Schwefel hat eine Dichte von 2,067 g/cm³, leitet weder Strom noch Wärme nennenswert und löst sich nicht in Wasser. Bei 115,21 °C schmilzt er zu einer hellgelben, dünnflüssigen Schmelze. Erhitzt man weiter, wird sie rotbraun und zäh, weil die Ringe aufbrechen und sich zu langen Ketten verbinden. Gießt man die heiße Schmelze in kaltes Wasser, entsteht gummiartiger, plastischer Schwefel. Bei 444,6 °C siedet Schwefel.

An der Luft verbrennt Schwefel mit blauer Flamme zu Schwefeldioxid, einem farblosen, stechend riechenden Gas. Es reizt Augen und Atemwege und ist in höherer Konzentration giftig; in der Atmosphäre trägt es zum sauren Regen bei. Mit Wasserstoff bildet Schwefel Schwefelwasserstoff, ein sehr giftiges Gas, das nach faulen Eiern riecht. Tückisch ist, dass der Geruchssinn bei höheren Konzentrationen aussetzt. Mit vielen Metallen reagiert Schwefel beim Erhitzen zu Sulfiden, mit Eisen etwa zu Eisensulfid, ein klassischer Schulversuch.

Verwendung in Alltag und Technik

Der weitaus größte Teil des Schwefels wird zu Schwefelsäure verarbeitet. Im Kontaktverfahren verbrennt man Schwefel zu Schwefeldioxid, oxidiert es an einem Katalysator aus Vanadiumpentoxid zu Schwefeltrioxid und leitet dieses in Schwefelsäure ein. Schwefelsäure braucht man vor allem, um Rohphosphat zu Düngemitteln aufzuschließen, außerdem für Bleiakkus in Autos, für Farbstoffe, Tenside und die Metallgewinnung.

Beim Vulkanisieren wird Kautschuk mit Schwefel erhitzt. Schwefelbrücken vernetzen die Kettenmoleküle, und aus der klebrigen Masse wird elastischer Gummi, wie er in Autoreifen steckt. Schwarzpulver besteht aus Salpeter, Holzkohle und Schwefel, und auch Streichholzköpfe enthalten Schwefel. Im Weinbau bekämpft man mit Schwefel Pilzkrankheiten. Wein selbst wird geschwefelt, weil Schwefeldioxid und Sulfite ihn vor Oxidation und unerwünschten Mikroorganismen schützen; deshalb steht auf Weinflaschen der Hinweis, dass sie Sulfite enthalten.

Für Lebewesen ist Schwefel unverzichtbar. Die Aminosäuren Cystein und Methionin enthalten Schwefel, und Disulfidbrücken zwischen Cysteinbausteinen halten viele Proteine in ihrer Form. Haare, Nägel und Federn verdanken ihre Festigkeit dem schwefelreichen Keratin. Auch der typische Geruch von Knoblauch und Zwiebeln geht auf Schwefelverbindungen zurück.

Moleküle mit diesem Element

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Kurz gefragt

Welches Elementenpaar besitzt gleich viele Valenzelektronen?

Häufige Fragen