Schweflige Säure

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

Gefahr

H- und P-Sätze

Gesundheitsschädlich bei Einatmen.
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Sofort Giftinformationszentrum, Arzt oder … anrufen.

EU-Gefahrstoffkennzeichnung

Ätzend

(C)

R- und S-Sätze

Gesundheitsschädlich beim Einatmen.
Verursacht Verätzungen.

Bei Berührung mit den Augen gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren.
Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen.
Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen (wenn möglich, Etikett vorzeigen).

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.

Strukturformel

Allgemeines
Name	Schweflige Säure
Andere Namen	Schwefel(IV)-säure Schwefligsäure Dihydrogensulfit (IUPAC) Dihydrogensulfat(IV)
Summenformel	H₂SO₃
CAS-Nummer	7782-99-2
PubChem	1100
ECHA-InfoCard	100.029.066
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch nach Schwefeldioxid
Eigenschaften
Molare Masse	82,02 g/mol
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,03 g/cm³
pK_s-Wert	pK_s₁: 1,81 pK_s₂: 6,99
Löslichkeit	vollständig mischbar mit Wasser, nur in Lösung beständig

Eigenschaften

Chemische Eigenschaften

In wässriger Lösung liegt ein Gleichgewicht zwischen Schwefeldioxid und der Schwefligen Säure vor:

$\mathrm{SO_2 (aq) + H_2O (l) \ \rightleftharpoons \ H_2SO_3 (aq)}$

Das Gleichgewicht der Reaktion liegt weit auf der linken Seite.

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 Schwefligen Säure verläuft in zwei Stufen. In der ersten Stufe bildet sich Hydrogensulfit:

$\mathrm{H_2SO_3 + H_2O \ \rightleftharpoons \ HSO_3^- + H_3O^+ }$

Die Säurekonstante K_S1 wird (analog zur Kohlensäure) formal aus der Summe der Konzentrationen des gelösten Schwefeldioxids und der Schwefligen Säure bestimmt:

$\mathrm{ \frac{ \mathit{c}_{H_3O^+} \cdot \mathit{c}_{HSO_3^{-}}} {\mathit{c}_{[H_2SO_3]}} = K_{S1} = 1,54 \cdot 10^{-2} }$

mit $\mathrm{ \mathit{c}_{[H_2SO_3]} = \mathit{c}_{H_2SO_3} + \mathit{c}_{SO_2(aq)} }$

Die tatsächliche Säurestärke liegt jedoch wesentlich höher, da in wässrigen Lösungen so gut wie keine H₂SO₃-Moleküle vorliegen. Für die zweite Stufe der Protolyse (K_S2) gilt:

$\mathrm{HSO_3^- + H_2O \ \rightleftharpoons \ SO_3^{2-} + H_3O^+ }$

$\mathrm{ \frac{ \mathit{c}_{H_3O^+} \cdot \mathit{c}_{SO_3^{2-}}} {\mathit{c}_{HSO_3^-}} = K_{S2} = 1,02 \cdot 10^{-7} }$

Sulfit-Anion

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.

Tautomerie

Tautomerie der Schwefligen Säure mit Sulfonsäure

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. 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.

Siehe auch

Schwefelsäure H₂SO₄ (Dihydrogensulfat)

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de