Schwefeldioxid in der Umwelt

von Jana Pfefferle

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Ziel des Versuchs In diesem Versuch werden die Effekte von Schwefeldioxid, ein Bestandteil von Smog, auf die Umwelt untersucht.

Vorbemerkung

In diesem Versuch können SuS die schädlichen Effekte von SO₂ auf die Umwelt und die Rolle, die SO₂ bei saurem Regen spielt, deutlich gemacht werden. Da das Gas beim Einatmen giftig ist und Verätzungen verursachen kann, sollte dieser Versuch als Demonstrationsversuch durchgeführt werden. Die SuS sollten wissen, dass SO₂ ein Bestandteil von Smog ist. Für den Versuch werden Schwefel, Marmor und Rosen benötigt.

Materialien

3 Standzylinder, 3 Verbrennungslöffel, 3 Deckgläser, Bunsenbrenner, Spritzflasche, Universalindikatorpapier

Chemikalien

Schwefel, Rosen, Marmor, Wasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff	H-Sätze	P-Sätze	GHS-Piktogramme
Schwefeldioxid	H331, H314	–
Schwefel Blüte	H315	–

Durchführung

Schwefel wird auf einen Verbrennungslöffel gegeben, mit der rauschenden Brennerflamme unter dem Abzug entzündet und in den Standzylinder gehoben. Der Zylinder wird danach mit einem Deckglas abgedeckt. Der Vorgang wird für alle drei Standzylinder wiederholt.

In den ersten Standzylinder wird eine Rose gegeben. In den zweiten Standzylinder wird Wasser mit der Spritzflasche gegeben und danach ein Streifen Universalindikatorpapier hineingehalten. In den dritten Standzylinder wird Wasser und ein Stück Marmor gegeben. Alle drei Standzylinder werden nach Zugabe der Objekte wieder mit dem Deckglas abgedeckt.

Die Beobachtungen von Standzylinder 1 und 2 werden nach fünf Minuten protokolliert. Die Beobachtungen von Standzylinder 3 nach zwei Tagen.

Beobachtung

Die Rose ist weiß und komplett entfärbt.
Das Universalindikatorpapier färbt sich pink.
Die glatten Flächen des Marmors sind uneben geworden.

Abbildungen

Abb. 1: pink verfärbtes Universalindikatorpapier
Abb. 2: Versuchsaufbau
Abb. 3: Verbrennung von Schwefel
Abb. 4: Rose vor dem Versuch

Deutung

Die Rose wird von dem bei der Verbrennung des Schwefels entstehenden Schwefeldioxid (SO₂) komplett entfärbt, da das Gas den Farbstoff zerstört. Im zweiten Standzylinder bildet sich durch die Zugabe von Wasser Schwefelsäure, welche das Universalindikatorpapier pink färbt.

Schwefel reagiert mit Sauerstoff zu Schwefeldioxid:

S_(s) + O_{2 (g)} → SO_{2 (g)}
(Schwefeldioxid reagiert mit Wasser zu schwefeliger Säure:)

(SO_{2 (g)} + H₂O_(l) → H₂SO_{3 (aq)})
Schwefelige Säure reagiert mit Sauerstoff zu Schwefelsäure:

2 H₂SO_{3 (aq)} + O_{2 (g)} → 2 H₂SO_{4 (aq)}

Der Marmor, CaCO_{3 (s)} , wird von der Schwefelsäure zersetzt. Marmor reagiert mit Schwefelsäure zu Calcium-Ionen, Kohlenstoffdioxid, Wasser und Sulfat-Ionen:

CaCO_{3 (s)} + H₂SO_{4 (aq)} → Ca²⁺_(aq) + CO_{2 (g)} + H₂O_(l) + SO₄^2-_(aq)

Entsorgung

Die Feststoffe können in den Hausmüll entsorgt werden, die entstandene Säure kann mit viel Wasser in den Abfluss gegossen werden. Schwefelreste im Verbrennungslöffel unter dem Abzug verbrennen.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch erlaubt SuS, die Effekte von saurem Regen und SO₂, einem signifikanten Bestandteil von Smog, auf die Umwelt zu sehen. Auf Grund der Giftigkeit des entstehenden Gases und der Notwendigkeit, den Versuch unter dem Abzug durchzuführen, ist es sinnvoll, ihn als Lehrerversuch einzusetzen, da es für gewöhnlich nicht genügend Abzüge für die ganze Klasse in der Schule gibt und die SuS somit nicht mit dem gefährlichen Gas umgehen müssen. Die Alternative zu diesem Versuch, die Untersuchung der Effekte von Stickoxiden auf die Umwelt, ist nicht wünschenswert, da Stickoxide umweltschädlicher und giftiger sind. Eine Variante, sauren Regen abzubilden, wäre, Kohle auf einem Verbrennungslöffel in einem Standzylinder, der zu 5 cm mit einer Lösung von Thymolblau gefüllt ist, verbrennen zu lassen. Durch Schütteln lässt sich die Lösung pink färben und Säure nachweisen.

Literatur

http://www.lehrerweb.at/materials/gs/su/technik/print/fernwaerme/egietr_exp/fw_experiment.pdf (letzter Zugang am 08.08.2014 um 18 Uhr).