Schwefelsäuren

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Als Reine Verbindungen isolierbar sind: Schwefelsäure H2SO4, Dischwefelsäure H2S2O7, Peroxoschwefelsäure H2SO5, Peroxodischwefelsäure H2S2O8 und Thioschwefelsäure H2S2O3. Die Übrigen Sauerstoffsäuren sind entweder nur in wässrigen Lösungen oder als ihre Salze bekannt. Manche treten auch nur als kurzlebige Zwischenprodukten in Reaktionen auf. Bei gleicher Oxidationszahl sind die Dischwefelsäuren stärker als die Monoschwefelsäuren.

Schwefelsäure und Dischwefelsäure[Bearbeiten]

Schwefelsäure ist eine der wichtigsten Chemikalien. Sie wird in riesigen Mengen nach dem Kontaktverfahren produziert. Es ist eine ölige, farblose Flüssigkeit. Rauchende Schwefelsäure hat einen Überschuss an SO3. Die konzentrierte Schwefelsäure wirkt wasserziehend, weshalb sie als Trocknungsmittel eingesetzt werden kann. Sie wird oxidierend weswegen Papier auch bei Kontakt schwarz wird und verkohlt. In wässriger Lösung ist Schwefelsäure fast vollständig in H3O+ und HSO4-, wobei allerdings, da Schwefelsäure mehrprotonig ist, auch noch mehr Protonen abgespalten werden können.

Schwefelsäure zeigt allerdings auch als Reinstoff eine gewisse elektrische Leitfähigkeit. Das ist auf das folgende Gleichgewicht zurückzuführen:

2 H2SO4 HSO4- + H3SO4+

Die Salze der Schwefelsäure sind zum einen die Sulfate mit dem Anion SO42- und die Hydrogensulfate, die noch zusätzlich ein Proton tragen. Hydrogensulfate sind vorallem deshalb interressant, weil sie beim erhitzen die Salze der Dischwefelsäure bilden:

2 NaHSO4 H2O + Na2S2O7

Innerhalb des Moleküls sind die S-O-Abstände gleich, was auf ein delokalisiertes -System hindeutet

Schweflige Säure H2SO3[Bearbeiten]

Die Schweflige Säure und die Dischweflige Säure existieren nur hypothetisch, das heisst dass man sie als nicht protolysierte Säuren noch nicht gefunden hat. Allerdings soll wohl das Gleichgewicht bestehen:

SO2 + H2O H2SO3

beziehungsweise: SO2 + 2 H2O H3O+ + HSO3-

Der Grund warum man sie als Säure anerkennt oder sie hier aufzählt, sind die Salze die sie bildet. Das wären die Hydrogensulfite mit HSO3- und die Sulfite mit SO32-. Die Hydrogensulfite sind leicht löslich, die Sulfite, mit einigen Ausnahmen (Alkalimetallsulfite), schwer löslich. Sie werden gebildet in dem man SO3 in Laugen einleitet, die Disulfite durch Abspaltung von Wasser aus Hydrogensulfiten:

2 NaHSO3 Na2S2O5 + H2O

Die S-O-Abstände in Hydrogensulfit sind gleich, also sind die -Elektronen delokalisiert. Es entsteht das tautomere Gleichgewicht wie im Bild angezeigt, einzelne Seiten des Gleichgewichts können nicht isoliert werden.

Hydrogensulfit.png

Dithionige Säure[Bearbeiten]

Dithionite werden hergestellt indem man Hydrogensulfite mit Zink reduziert:

2 HSO3- + 2 e- S2O42- + 2 OH-

Im gebildeten Anion liegt eine besonders lange S-S-Bindung vor, die besonders leicht gespalten werden kann. Dithionite wirken deshalb als starke Oxidationsmittel. Dithionige Säure an sich kann nicht isoliert werden.

Thioschwefelsäure H2S2O3[Bearbeiten]

In der Thioschwefelsäure ist eine OH-Gruppe durch eine SH-Gruppe ersetzt. Der Doppelbindungscharakter der S-O-Bindungen ist stärker als die der S-S-Gruppe. Hergestellt werden kann die Thioschwefelsäure im wasserfreien Zustand indem man Schwefeltrioxid und Schwefelwasserstoff zusammenbringt:

SO3 + H2S H2S2O3

Die Reaktion läuft bei -80°C ab, erwärmt man das Produkt auch nur etwas, zerfällt es wieder in die Edukte. Allerdings sind die Salze im Wasser beständig. Sie können durch kochen von Sulfitlösungen mit elementaren Schwefel hergestellt werden:

S8 + 8 Na2SO3 8 Na222O3


Dithionsäure H2S2O6[Bearbeiten]

Dithionsäure ist in wässrigen Lösungen beständig. Hergestellt werden sie durch oxidation von Hydrogensulfiten:

2 HSO3- + 2 H2O S2O62- + 2 H3O+ + 2 e-

Die Säure und ihre Salze wirken nicht oxidierend, allerdings zerfallen /disproportionieren sie leicht:

S2O62- SO42- + SO2