Schweflige Säure
| Strukturformel | ||||||||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Schweflige Säure | |||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | H2SO3 | |||||||||||||||
| CAS-Nummer | 7782-99-2 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch nach Schwefeldioxid [1] | |||||||||||||||
| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 82,02 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
flüssig [1] | |||||||||||||||
| pKs-Wert |
1,81; 6,99 [2] | |||||||||||||||
| Löslichkeit |
vollständig mischbar mit Wasser, nur in Lösung beständig [1] | |||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||||||||
Die Schweflige Säure (nach der Nomenklatur der IUPAC Dihydrogensulfit genannt) ist eine unbeständige, nur in wässriger Lösung existierende, zweiprotonige Säure, die beim Lösen von Schwefeldioxid in Wasser entsteht; ihre Salze und Ester heißen Sulfite und Hydrogensulfite.
Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
In wässriger Lösung liegt ein Gleichgewicht zwischen Schwefeldioxid und der Schwefligen Säure vor:
- $ \mathrm {SO_{2}(aq)+H_{2}O(l)\ \rightleftharpoons \ H_{2}SO_{3}(aq)} $
Das Gleichgewicht der Reaktion liegt weit auf der linken Seite.[2]
Versucht man die Lösung einzudampfen, um wasserfreie Schweflige Säure zu erhalten, so zerfällt diese in Umkehrung der Bildungsreaktion. Beim Abkühlen kristallisiert ein Clathrat SO2 · 5,75 H2O aus, das sich bei 7 °C wieder zersetzt. Freie Schweflige Säure H2SO3 ist daher nicht isolierbar.
Die Protolyse der Schweflige Säure verläuft in zwei Stufen. In der ersten Stufe bildet sich Hydrogensulfid:
- $ \mathrm {H_{2}SO_{3}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ HSO_{3}^{-}+H_{3}O^{+}} $
Die Säurekonstante KS1 wird (analog zur Kohlensäure) formal aus der Summe der Konzentrationen des gelösten Schwefeldioxids und der Schwefligen Säure bestimmt:
- $ \mathrm {{\frac {{\mathit {c}}_{H_{3}O^{+}}\cdot {\mathit {c}}_{HSO_{3}^{-}}}{{\mathit {c}}_{[H_{2}SO_{3}]}}}=K_{S1}=1,54\cdot 10^{-2}} $
- mit $ \mathrm {{\mathit {c}}_{[H_{2}SO_{3}]}={\mathit {c}}_{H_{2}SO_{3}}+{\mathit {c}}_{SO_{2}(aq)}} $
Die tatsächliche Säurestärke liegt jedoch wesentlich höher, da in wässrigen Lösungen so gut wie keine H2SO3-Moleküle vorliegen.[4] Für die zweite Stufe der Protolyse (KS2) gilt:
- $ \mathrm {HSO_{3}^{-}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ SO_{3}^{2-}+H_{3}O^{+}} $
- $ \mathrm {{\frac {{\mathit {c}}_{H_{3}O^{+}}\cdot {\mathit {c}}_{SO_{3}^{2-}}}{{\mathit {c}}_{HSO_{3}^{-}}}}=K_{S2}=1,02\cdot 10^{-7}} $
Versetzt man Schweflige Säure mit Basen, Metalloxiden oder Carbonaten, so kristallisieren mit dem Eindampfen der Lösungen die Salze der Schwefligen Säure, die Sulfite, aus.
Die Hydrogensulfite lassen sich nur mit großen Kationen auskristallisieren, ansonsten entstehen Disulfite. Im Feststoff liegt das Hydrogensulfit-Anion in der Konstitution eines Sulfonats vor, der restliche Wasserstoff ist an den Schwefel gebunden.[2]
Tautomerie
Schweflige Säure bildet in Wasser zwei einwertige tautomere Anionen, das Hydrogensulfit- und das Sulfonat-Ion mit den Strukturen HSO3− und SHO3−, die sich als Deprotonierungsprodukte von der Schwefligen Säure bzw. der Sulfonsäure ableiten lassen.
Biologische Bedeutung
Schweflige Säure ist auch Mitverursacher des sauren Regens, da das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe (beispielsweise Kohle, Erdöl, Erdölprodukte) oder Biomasse gebildete Schwefeldioxid vom Regenwasser aus der Erdatmosphäre „ausgewaschen“ wird (siehe auch: Smog). Um zu verhindern, dass Schwefeldioxid in die Umwelt entweicht, gibt es verschiedene Verfahren zur Rauchgasentschwefelung.
Verwendung
Schweflige Säure und ihre Salze sind Reduktionsmittel, da sie durch Aufnahme eines weiteren Sauerstoffatoms zu Schwefelsäure beziehungsweise Sulfat oxidiert werden. In wässriger Lösung wird Schweflige Säure durch Luftsauerstoff zu Schwefelsäure oxidiert.[5]
Siehe auch
- Schwefelsäure H2SO4 (Dihydrogensulfat)
Einzelnachweise
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Eintrag zu Schweflige Säure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 31. März 2007 (JavaScript erforderlich).
- ↑ 2,0 2,1 2,2 A.F.Holleman, E.Wiberg. Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Walter de Gruyter & Co. Berlin 1995, 101. Auflage, ISBN 3-11-012641-9.
- ↑ Seit 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 Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
- ↑ Arnold Willmes, Taschenbuch Chemische Substanzen, Harri Deutsch, Frankfurt (M.), 2007, S. 775.
- ↑ L. Kolditz, Anorganische Chemie, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1983, S. 476.
Weblinks
Wiktionary: schweflige Säure – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: schweflige Säure – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien