Schwefel

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Schwefel (chemisch nach dem Lateinischen Sulphur oder Sulfur genannt, im Deutschen eventuell vom Indogermanischen *suel- „schwelen" abgeleitet) ist ein chemisches Element.

Modifikationen

Schwefel tritt in verschiedenen Modifikationen auf:

Fester Schwefel

• Die bei Raumtemperatur thermodynamisch stabilste Modifikation des Schwefels ist α-Schwefel, rhombisch kristallisierend (rhombischer Schwefel). Er hat die typische schwefelgelbe Farbe.
• Bei 95,6 °C liegt der Umwandlungspunkt zu β-Schwefel. Diese Schwefelmodifikation ist fast farblos und kristallisiert monoklin (monokliner Schwefel).

Seltener ist der ebenfalls monoklin kristallisierende γ-Schwefel (Rosickyit).

Flüssiger Schwefel

• λ-Schwefel: S₈-Ringe (gelb)
• π-Schwefel: S_n (n=6-7, 9->25) niedermolekulare und größere Ringe
• μ-Schwefel: S_n (n=10³-10⁶) hochmolekulare Ketten

Fester Schwefel besteht normalerweise aus S₈-Molekülen, bei denen acht Schwefel-Atome in einem Ring zick-zack-förmig gebunden sind. Beim Erhitzen schmilzt der β-Schwefel, wobei auch andere Ringe (v. a. S₆, S₇, S₁₂) in temperaturabhängigen Anteilen auftreten. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur brechen die Ringe durch thermische Anregung auf und bilden zunächst lange Ketten (Polymerisation, sog. <math>\lambda</math>-Übergang bei ca. 159°C), diese verkürzen sich dann bei steigender Temperatur wieder. Neben diesen Schwefelketten liegen aber immer auch S-Ringe vor, i. w. jedoch S₈. Am <math>\lambda</math>-Übergang ändern sich eine Reihe physikalischer Eigenschaften (z. B. Viskosität, optische Absorption und damit auch die Farbe). Gasförmiger Schwefeldampf ist dunkelrot und besteht anfangs aus S₈-Ringen, die bei höheren Temperaturen dann weiter aufbrechen, so dass die Moleküle immer kleiner werden. Ab etwa 1800 °C hat man dann Schwefelatome.

Schwefel als Mineral

Reiner Schwefel ist relativ selten, wird allerdings in großen Mengen bei Vulkanausbrüchen freigesetzt. Er findet sich in Vulkanschloten oder an anderen Postvulkanischen Erscheinungen. Schwefel kommt aber auch in derber Form, das heißt, ohne mit bloßem Auge erkennbare Kristalle vor, insbesondere in Sedimenten oder Sedimentgesteinen. Häufig findet er sich in Evaporiten (Salzgesteinen), wo er meistens durch Reduktion von Sulfaten entsteht.

Gewinnung

Früher bildete das gediegene Mineral eine wichtige Quelle für Schwefel: 3,5 Millionen Tonnen wurden jährlich mit Hilfe des Frasch-Verfahrens abgebaut, hauptsächlich in den USA und in Polen. Den größten Anteil machte jedoch aus Sulfiderzen gewonnener Schwefel aus: Aus dieser Quelle stammten etwa 50 Millionen Tonnen pro Jahr. Heute fällt der Schwefel in großen Mengen als Abfallprodukt bei der Entschwefelung von Erdgas mit Hilfe des Claus-Verfahrens an.

Verwendung

Schwefel wird sowohl in der chemischen als auch in der pharmazeutischen Industrie genutzt, unter anderem zur Produktion von Schwefelsäure, Farbstoffen, Insektiziden und Kunstdüngern. Schwefel findet auch bei der Herstellung von Schwarzpulver oder bei anderen Sprengstoffen Verwendung.

Der pharmazeutische Nutzen von Schwefel war bereits im Altertum bekannt. Innerlich wurde Schwefel als Laxans (Abführmittel) eingesetzt. Er reizt die Darmschleimhaut. Der dabei durch Bakterien erzeugte Schwefelwasserstoff regt die Peristaltik an. Äußerlich kamen Schwefelrezepturen bei Hauterkrankungen wie Akne, Ekzemen, Krätze, Mykosen u.a. zum Einsatz. Heute findet Schwefel in der Dermatologie nur noch selten Verwendung, ist aber noch nicht vollständig aus der pharmazeutischen Literatur verschwunden. Nach wie vor gibt es pharmazeutische Zubereitungen, die als Wirk- bzw. Hilfsstoff Schwefel enthalten.

Wichtige Schwefelverbindungen

Wichtige anorganische chemische Verbindungen, in denen Schwefel vorkommt, sind:

• Schwefeloxide, wie Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid,
• Schwefelwasserstoff
• Schweflige Säure
• Schwefelsäure
• Sulfide, wie Zinnober (HgS)
• Sulfite, wie Natriumsulfit,
• Sulfate, wie Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Calciumsulfat (Gips)
• Thioschwefelsäure
• Thiosulfate
• Natriumdithionit (Na₂S₂O₄), ein Bleichmittel
• Schwefelnitride:S₄N₄, S₂N₂ und (SN)_x

Auch in verschiedenen organischen Stoffklassen kommt Schwefel gebunden vor (Organoschwefelverbindung), zum Beispiel:

• Thiole oder Mercaptane
• Thioether
• Dithiane
• Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel
• Sulfone
• Sulfonsäuren, deren Salze, die Sulfonate, zum Beispiel als Detergentien dienen

Trivia

• Bei den mittelalterlichen Alchemisten symbolisierte der Löwe den Schwefel.

Siehe auch

• Liste von Mineralen

Literatur

• R. Steudel (Hrsg.): Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds (part I & II), Topics in Current Chemistry Vol. 230 & 231, Springer, Berlin 2003.

Weblinks

• Schwefel als Mineral
• Schwefelkreislauf
• Schwefel
• Sulfur (engl.)

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