- Schwefelsäure, H₂SO₄, ist eine starke, ätzende Mineralsäure – die weltweit am meisten produzierte Chemikalie (ca. 250–270 Mio. Tonnen pro Jahr).
- Sie wird im Kontaktverfahren hergestellt: Schwefel oder Hüttengase → SO₂ → SO₃ am Vanadiumkatalysator → Absorption in konzentrierter Säure.
- Mehr als die Hälfte der Schwefelsäure geht in die Herstellung von Phosphatdüngern; der Rest in die chemische Industrie, Metallurgie, Batterien, Papierindustrie und Wasseraufbereitung.
- Rauchende Schwefelsäure (Oleum) ist eine Lösung von Schwefeltrioxid SO₃ in konzentrierter Schwefelsäure.
- Beim Verdünnen wird immer die Säure ins Wasser gegeben, nie umgekehrt; konzentrierte Säure verursacht schwere Verätzungen (H314).
Kurz gesagt: Schwefelsäure mit der Formel H₂SO₄ ist eine starke, ätzende Mineralsäure – eine farblose, ölige Flüssigkeit, schwerer als Wasser (Dichte der konzentrierten Säure ca. 1,84 g/cm³). Sie wird als „König der Chemikalien“ bezeichnet, weil die Industrie keinen anderen Stoff in größeren Mengen herstellt. Gewonnen wird sie im Kontaktverfahren aus Schwefel oder Hüttengasen. Mehr als die Hälfte der Produktion fließt in Phosphatdünger, den Rest nutzen die chemische Industrie, Metallurgie, Raffinerien, Papierindustrie, Batterieherstellung und Wasseraufbereitung. Rauchende Schwefelsäure (Oleum) ist eine Lösung von SO₃ in konzentrierter Säure. Konzentrierte Säure wirkt stark wasserentziehend, verursacht schwere Verätzungen und setzt beim Verdünnen viel Wärme frei – deshalb wird die Säure immer ins Wasser gegeben.
Was ist Schwefelsäure?
Schwefelsäure (engl. sulfuric acid) ist eine anorganische Sauerstoffsäure des Schwefels mit der Formel H₂SO₄. Der Schwefel hat darin die Oxidationsstufe VI – im Polnischen wird sie deshalb als Schwefelsäure(VI) bezeichnet, um sie von der Schwefelsäure(IV), also der schwefligen Säure, zu unterscheiden. Früher nannte man sie Vitriolöl, weil sie durch Rösten von Eisen- und Kupfersulfaten, den sogenannten Vitriolen, gewonnen wurde.
Schwefelsäure wird als „König der Chemikalien“ bezeichnet, und ihr Verbrauch gilt mitunter als Maßstab für die industrielle Entwicklung eines Landes. Weltweit werden jährlich ca. 250–270 Mio. Tonnen produziert – mehr als von jeder anderen Chemikalie.
In der Natur kommt Schwefelsäure selten und nur in geringen Konzentrationen vor: Sie entsteht in der Atmosphäre aus Schwefeldioxid (saurer Regen), in vulkanischen Gasen sowie bei der Oxidation sulfidischer Minerale wie Pyrit. Die gesamte industriell genutzte Säure wird synthetisch hergestellt.
Welche Eigenschaften hat Schwefelsäure?
Konzentrierte Schwefelsäure ist eine farblose oder leicht gelbliche, geruchlose, ölige Flüssigkeit. Die wichtigsten Kenndaten:
| Merkmal | Schwefelsäure |
|---|---|
| Chemische Formel | H₂SO₄ |
| Molare Masse | 98,08 g/mol |
| CAS-Nummer | 7664-93-9 |
| Dichte (ca. 98%) | ca. 1,84 g/cm³ |
| Schmelzpunkt (100%) | ca. 10°C |
| Siedepunkt (98,3%) | ca. 337°C |
| Säurestärke | starke zweiprotonige Säure (pKs₁ ca. –3, pKs₂ ca. 1,99) |
| Übliche Handelskonzentrationen | 94–98% (konzentriert), 37% (Batteriesäure), verdünnte Lösungen, Oleum |
Schwefelsäure ist stark hygroskopisch und wasserentziehend – sie nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf und entzieht anderen Verbindungen Wasser. Deshalb verkohlt konzentrierte Säure Zucker, Papier, Holz und Baumwollgewebe. Heiß und konzentriert wirkt sie zudem als Oxidationsmittel und löst Kupfer unter Freisetzung von Schwefeldioxid. Verdünnte Säure reagiert mit vielen Metallen (z. B. Eisen, Zink) unter Wasserstoffentwicklung, konzentrierte Säure passiviert dagegen Eisen, sodass sie in Stahltanks gelagert werden kann.
Beim Mischen von Schwefelsäure mit Wasser wird sehr viel Wärme frei. Gießt man Wasser in konzentrierte Säure, kann es schlagartig aufkochen und die ätzende Flüssigkeit verspritzen. Daher gilt die Regel: immer die Säure ins Wasser gießen, langsam und unter Rühren – oder, wie es im Chemieunterricht heißt: „Erst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure.“
Was ist rauchende Schwefelsäure (Oleum)?
Rauchende Schwefelsäure, also Oleum, ist eine Lösung von Schwefeltrioxid (SO₃) in konzentrierter Schwefelsäure. Ihre Zusammensetzung wird über den Gehalt an freiem SO₃ angegeben – im Handel sind meist Oleum 20%, 25%, 30% oder 65% erhältlich. Die vereinfachte Formel lautet H₂SO₄·xSO₃; bei äquimolarer Zusammensetzung entsteht Dischwefelsäure (Pyroschwefelsäure) H₂S₂O₇.
Der Name rührt daher, dass Oleum an feuchter Luft weiße Nebel bildet – SO₃-Dämpfe reagieren mit Wasserdampf zu einem Schwefelsäurenebel. Oleum ist ein Zwischenprodukt des Kontaktverfahrens und wird in der Industrie zum Sulfonieren und Nitrieren organischer Verbindungen eingesetzt, u. a. bei der Herstellung von Detergenzien, Farbstoffen, Arzneimitteln und Sprengstoffen. Es ist noch ätzender und reaktiver als konzentrierte Schwefelsäure.
Wie wird Schwefelsäure hergestellt?
Nahezu die gesamte Schwefelsäure wird im Kontaktverfahren hergestellt, das aus drei Schritten besteht:
- Gewinnung von SO₂ – Verbrennung von Schwefel (häufig aus der Erdöl- und Erdgasraffination zurückgewonnen) oder Nutzung von Schwefeldioxid aus Hüttengasen, die beim Schmelzen von Kupfer, Zink und Blei entstehen.
- Oxidation von SO₂ zu SO₃ – an einem Katalysator aus Vanadium(V)-oxid (V₂O₅) bei ca. 400–600°C.
- Absorption von SO₃ – das Schwefeltrioxid wird in konzentrierter (98–99%) Schwefelsäure absorbiert und nicht in Wasser, da es mit Wasser einen schwer abscheidbaren Säurenebel bilden würde. Es entsteht Oleum oder höher konzentrierte Säure, die auf den gewünschten Wert verdünnt wird.
Moderne Anlagen arbeiten nach dem Doppelkontakt-Verfahren (Doppelkatalyse und Zwischenabsorption), wodurch über 99,7% des SO₂ umgesetzt und die Emissionen begrenzt werden. Die Reaktionswärme wird zur Erzeugung von Dampf und Strom genutzt. Eingesetzt wird auch das Nassverfahren (WSA), bei dem Säure aus schwefelwasserstoff- oder SO₂-haltigen Gasen gewonnen wird, z. B. in Raffinerien. Das historische Bleikammerverfahren (nitroses Verfahren) lieferte Säure geringerer Konzentration und wird heute nicht mehr angewendet.
In Polen wird Schwefelsäure u. a. in den Kupferhütten von KGHM (aus Hüttengasen) sowie in den Chemiewerken der Grupa Azoty hergestellt, die sie für die Düngemittelproduktion nutzen.
Wofür wird Schwefelsäure verwendet?
Schwefelsäure ist ein Rohstoff für nahezu jeden Industriezweig. Die wichtigsten Anwendungen:
- Düngemittel – mehr als die Hälfte der Weltproduktion dient dem Aufschluss von Rohphosphaten und der Gewinnung von Phosphorsäure, Superphosphaten und Ammoniumphosphaten sowie der Herstellung von Ammoniumsulfat; mehr über Phosphorsäure lesen Sie im Artikel Phosphorsäure als Säureregulator und vielseitiges Mittel in der Industrie,
- chemische Industrie – Herstellung von Sulfaten (z. B. Aluminium-, Eisen-, Kupfer-, Natriumsulfat), Flusssäure, Titandioxid, Viskosefasern, Farbstoffen und Arzneimitteln; über ausgewählte Sulfate schreiben wir in den Artikeln über Kupfersulfat und Calciumsulfat,
- Detergenzien – Sulfonierung bei der Herstellung anionischer Tenside wie LAS und SLES (siehe: Tenside),
- Metallurgie – Laugung von Kupfer-, Zink- und Uranerzen, Beizen von Stahl (Entfernen von Rost und Zunder), Elektroraffination und Galvanisierung,
- Batterien – verdünnte Schwefelsäure (ca. 30–37%) ist der Elektrolyt in Blei-Säure-Batterien,
- Raffinerien – Katalysator der Alkylierung bei der Herstellung hochoktaniger Benzinkomponenten und Mittel zur Reinigung von Erdölprodukten,
- Zellstoff- und Papierindustrie – pH-Regulierung und Herstellung von Chlordioxid zum Bleichen,
- Wasser- und Abwasseraufbereitung – Senkung des pH-Werts, Herstellung von Flockungsmitteln wie Aluminiumsulfat, Regeneration von Ionenaustauschern,
- Landwirtschaft – Ansäuerung alkalischer Böden und von Bewässerungswasser sowie Ansäuerung von Gülle zur Verringerung der Ammoniakemissionen.
Wird Schwefelsäure in der Lebensmittelindustrie eingesetzt?
Ja, allerdings in begrenztem Umfang und meist als Verarbeitungshilfsstoff, nicht als typischer Zusatzstoff im Endprodukt. Im internationalen Nummerierungssystem trägt Schwefelsäure die Nummer E513. Sie wird u. a. eingesetzt:
- zur pH-Regulierung von Prozesswasser und Lösungen in Lebensmittelbetrieben,
- bei der Herstellung modifizierter Stärke (säurebehandelte Stärke) und von Sirupen,
- in der Zuckerindustrie und bei der Hefeproduktion,
- zur Regeneration von Ionenaustauschern und zur Anlagenreinigung.
Für solche Anwendungen wird Schwefelsäure in Lebensmittelqualität verwendet, also mit einer Reinheit, die den Anforderungen für Lebensmittel entspricht – mit geringem Gehalt an Schwermetallen, Arsen und anderen Verunreinigungen. Technische Schwefelsäure darf in der Lebensmittelproduktion nicht eingesetzt werden.
Kann man mit Schwefelsäure reinigen?
Konzentrierte Schwefelsäure ist Bestandteil starker Rohrreiniger – sie zersetzt Haare, Fett, Papier und andere organische Verschmutzungen. In der Industrie dient sie zum Beizen und Reinigen von Metalloberflächen sowie zum Entfernen von Kalk und Ablagerungen aus Anlagen.
Im Haushalt ist Schwefelsäure jedoch kein gutes Reinigungsmittel. Sie ist stark ätzend, erhitzt sich bei Kontakt mit Wasser, greift viele Materialien an (u. a. Textilien, Holz, manche Kunststoffe, Beton und Metalle) und kann heftig mit anderen Mitteln reagieren, z. B. mit hypochlorithaltigen Bleichmitteln, wobei giftiges Chlor freigesetzt wird. Zum Entkalken ist Zitronensäure oder Amidosulfonsäure (Sulfaminsäure) sicherer – sie ist fest, weniger aggressiv und in Entkalkern weit verbreitet.
Beständig gegenüber Schwefelsäure sind Polyethylen, Polypropylen und PTFE; deshalb wird sie in Tanks und Kanistern aus diesen Kunststoffen oder (als konzentrierte Säure) in Stahlbehältern gelagert.
Worin unterscheidet sich Schwefelsäure von schwefliger Säure und Schwefelwasserstoffsäure?
Schwefel bildet mehrere Säuren mit ähnlich klingenden Namen, die leicht verwechselt werden:
| Säure | Formel | Eigenschaften | Anwendung |
|---|---|---|---|
| Schwefelsäure | H₂SO₄ | starke, stabile Sauerstoffsäure, stark wasserentziehend | Düngemittel, Chemie, Metallurgie, Batterien |
| Schweflige Säure | H₂SO₃ | schwache, instabile Säure – Lösung von SO₂ in Wasser; zerfällt und oxidiert leicht | Bleichen, Konservieren (Sulfite), Desinfektion |
| Schwefelwasserstoffsäure | H₂S (wässrige Lösung) | sehr schwache sauerstofffreie Säure mit Geruch nach faulen Eiern; Schwefelwasserstoff ist hochgiftig | chemische Analytik, Herstellung von Schwefel und Sulfiden |
| Amidosulfonsäure (Sulfaminsäure) | H₃NSO₃ | feste, kristalline Säure, leicht zu lagern | Entkalker, Anlagenreinigung |
| Thioschwefelsäure | H₂S₂O₃ | instabil; verwendet werden ihre Salze – Thiosulfate | Fotografie, Analytik, Entchlorung von Wasser |
Unter den Mineralsäuren wird Schwefelsäure am häufigsten mit Salzsäure verglichen – darüber schreiben wir im Artikel Salzsäure – Anwendung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.
Ist Schwefelsäure gefährlich?
Ja. Konzentrierte Schwefelsäure ist als Stoff eingestuft, der schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden verursacht (H314), und kann gegenüber Metallen korrosiv sein (H290). Gefahren:
- Haut und Augen – tiefe chemische und thermische Verbrennungen (durch die Hydratationswärme), an den Augen Gefahr der Erblindung,
- Atemwege – Säurenebel und -dämpfe reizen Nase, Rachen und Lunge; Nebel starker anorganischer Säuren, die Schwefelsäure enthalten, gelten bei beruflicher Exposition als krebserregend für den Menschen,
- Verschlucken – schwere Verätzungen von Speiseröhre und Magen, Lebensgefahr,
- Reaktionen – heftige Reaktionen mit Wasser, Laugen, Metallen (Wasserstoff), organischen Stoffen und Oxidationsmitteln.
Bei der Arbeit mit der Säure sind säurebeständige Handschuhe (z. B. aus Butyl oder Neopren), Schutzbrille oder Gesichtsschutz, Schutzkleidung und gute Belüftung erforderlich. Nach Haut- oder Augenkontakt sofort mindestens 15 Minuten lang mit viel Wasser spülen, kontaminierte Kleidung ausziehen und ärztliche Hilfe rufen.
Schwefelsäure ist außerdem ein Ausgangsstoff für Explosivstoffe im Sinne der EU-Vorschriften – verdächtige Transaktionen, Abhandenkommen und Diebstahl dieses Stoffes sind den zuständigen Behörden zu melden.
Was das Piktogramm GHS05 und die übrigen Gefahrensymbole auf Chemikalienetiketten bedeuten, erklären wir im Artikel Chemische Piktogramme – was sind sie und was bedeuten sie?.
Wie neutralisiert und entsorgt man Schwefelsäure?
Verschüttete Schwefelsäure wird mit basisch reagierenden Stoffen neutralisiert:
- Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat (Soda, Natron) – die Reaktion verläuft mild, es entstehen jedoch CO₂ und Schaum,
- Kalk (Calciumhydroxid oder Calciumcarbonat) – es entsteht Gips, also Calciumsulfat,
- Natriumhydroxid – wirksam, aber stark exotherm; es wird hauptsächlich unter kontrollierten Bedingungen in Betrieben eingesetzt, worüber wir im Artikel Was ist Natriumhydroxid und wofür wird es verwendet? schreiben
Größere Leckagen werden zunächst mit inertem Bindemittel (Sand, Kieselgur) abgedeckt, und das Neutralisationsmittel wird schrittweise unter pH-Kontrolle zugegeben. Schwefelsäure darf nicht in die Kanalisation oder in den Boden gelangen. Verbrauchte Säure und Lösungen nach der Neutralisation sind gefährliche Abfälle – sie werden einem für ihre Entsorgung zugelassenen Unternehmen übergeben. Alte Batterien werden an Sammelstellen abgegeben, wo der Elektrolyt zurückgewonnen oder neutralisiert wird.
Wie kauft man Schwefelsäure für ein Unternehmen?
Beim Kauf von Schwefelsäure für die Industrie sollten Sie Folgendes festlegen:
- Konzentration – meist 94–98% (konzentriert), verdünnte Lösungen oder Oleum,
- Reinheitsgrad – technisch, Batteriequalität, Lebensmittelqualität oder analysenrein,
- Verpackung – Kanister, Fässer, IBC-Container 1000 l oder Tankwagenlieferungen,
- Transport – Schwefelsäure wird als Gefahrgut der Klasse 8 befördert (UN 1830, Lösungen bis 51% als UN 2796),
- Dokumentation – Sicherheitsdatenblatt, Qualitätszertifikat und Spezifikation.
Schwefelsäure wird überwiegend an Unternehmen verkauft; aufgrund der Vorschriften über Ausgangsstoffe für Explosivstoffe kann der Verkäufer nach dem Verwendungszweck fragen. Foodcom liefert Schwefelsäure in verschiedenen Konzentrationen und Verpackungen sowie weitere Industriechemikalien, u. a. Natriumhydroxid. Zu Spezifikationen, Preisen und Verfügbarkeit wenden Sie sich bitte an unser Vertriebsteam.
