Select your language

Suggested languages for you:
Log In Anmelden
StudySmarter - Die all-in-one Lernapp.
4.8 • +11k Ratings
Mehr als 5 Millionen Downloads
Free
|
|

Die All-in-one Lernapp:

  • Karteikarten
  • NotizenNotes
  • ErklärungenExplanations
  • Lernpläne
  • Übungen
App nutzen

Schwefelmodifikationen

Save Speichern
Print Drucken
Edit Bearbeiten
Melde dich an und nutze alle Funktionen. Jetzt anmelden
Schwefelmodifikationen

Im Gegensatz zu den meisten anderen Elementen des Periodensystems kommt Schwefel elementar nicht als ein einzelnes Atom oder als zweiatomiges Molekül vor. Bei Normalbedingungen sind es ganze acht Schwefelatome, die ein ringförmiges Molekül bilden. Das ist eine sogenannte Schwefelmodifikation. Nun kann Schwefel aber bei unterschiedlichen Gegebenheiten andere Modifikationen bilden. Diese Vielzahl der Erscheinungsformen bezeichnet man Polymorphie.

Der Schwefel

Schwefel ist das zweite Element in der Gruppe der Chalkogene. In der Natur findet man Schwefel sowohl elementar, als auch in Form von Verbindungen wie Sulfiden, Sulfaten oder als Sulfit. Schwefel ist außerdem das Element mit der größten Anzahl an allotropen Modifikationen.

Schwefel – Eigenschaften

Schwefel gehört zu den Nichtmetallen. Damit hat Schwefel eine schlechte elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit (). Schwefel ist ein blassgelber und spröder Feststoff. In seiner Reinform ist Schwefel geruch- und geschmacklos. Zudem ist Schwefel in Wasser unlöslich.

Die allotropen Schwefelmodifikationen

Schwefel kommt in verschiedenen Schwefelmodifikationen vor. Viele dieser Schwefelmodifikationen bestehen aus unverzweigten zyklischen Molekülen. Zusätzlich gibt es polymere Schwefelmodifikationen und auch einige Hochdruckmodifikationen des Schwefels sind bekannt. Aktuell sind etwa 30 allotrope Modifikationen des Schwefels charakterisiert. Die häufigsten Schwefelmodifikation ist der Cyclooctaschwefel.

Cyclooctaschwefel

Schwefelmodifikationen Cyclooctaschwefel StudySmarterAbbildung 1: CyclooctaschwefelQuelle: StudySmarter

Cyclooctaschwefel ist die häufigste Modifikation des Schwefels. Es gibt drei Allotrope dieser Schwefelmodifikation.

Diese sind:

  • Schwefel
  • Schwefel
  • Schwefel
Schwefel hat eine orthorhombische Kristallstruktur und ist das Allotrop, welches bei Normalbedingungen vorliegt. Im Schwefel sind die Moleküle zu Säulen versetzt gestapelt und pro Elementarzelle sind 16 der Einheiten vorhanden. Wird Schwefel auf 95,6°C erhitzt, beginnt es sich inSchwefel umzuwandeln.

Die anderen Allotropen des Cyclooctaschwefels

Der nadelförmige Schwefel existiert zwischen 96.5°C und 119,6°C bei 1 Bar. Es hat eine monokline Kristallstruktur und hat pro Elementarzelle 6 Einheiten. Über 119,6°C schmilzt Schwefel. Aus dieser flüssigen Phase kann man durch Quenchen (Ablöschen) Schwefel erhalten. Dieser ist das seltenste Allotrop des Cyclooctaschwefels und kristallisiert ebenfalls in monoklinen Nadeln. Es hat 4 Einheiten pro Elementarzelle.

Die griechischen Buchstaben dienen zur Differenzierung der Erscheinungsformen des gleichen Moleküls. Der orthorhombische Schwefel und der monoklinische Schwefel haben die gleichen Schwefelmoleküle in der gleichen Konformation. Sie unterscheiden sich aber im Packungsmuster der Einzelzelle. Sie sind also Allotrope einer Modifikation.

Eine Konformation ist die Anordnung eines Moleküls im Raum. Die Konformation in diesem Fall ist also der Achtring aus acht Schwefelatomen.

Weitere Ringmodifikationen des Schwefels

Neben Cylcooctaschwefel kann Schwefel auch Ringmodifikationen mit 6 bis 20 Schwefelatomen bilden. Da aber Cyclooxtaschwefel die thermodynamisch stabilste Modifikation des Schwefels ist, wandeln sich die kleineren und größeren Schwefelringe nach und nach in Cyclooctaschwefel um.

Schwefel in der Praxis besteht zum größten Teil aus Schwefel mit geringen Anteil an Schwefel und Spuren von . Auf den Cycloheptaschwefel ist auch die blassgelbe Farbe des Schwefels zurückzuführen, während reiner Schwefel eine grünlich-gelbe Farbe hat.

Catenaschwefel

Das Wort catena kommt aus dem Lateinischen und bedeutet Kette. Somit handelt es sich beim Catenaschwefel um eine Kette aus Schwefel. Catenaschwefel entsteht, wenn durch hohe Temperaturen, die Schwefelbindungen in zyklischen Schwefelmolekülen aufbrechen. Dabei entsteht ein Diradikal - eine Kette mit ungepaarten Elektronen an beiden Enden. Diese greifen andere Schwefelringe an und polymerisieren immer weiter, bis es zu Kettenabbrüchen kommt.

Je nachdem, wie früh ein Kettenabbruch eintritt, desto kürzer sind die Schwefelketten.

Polymere des Schwefels

Bei Normalbedingungen sind drei kristalline polymere Schwefelmodifikationen bekannt: Zwei faserige Schwefelmodifikationen und Schwefel und Schwefel (laminarer Schwefel). Während die faserigen Modifikationen des Schwefel aus parallelen Schwefelhelices besteht, scheint der Laminare aus überkreuzten Helices (Plural von Helix) zu bestehen. ist ein fester, unlöslicher Schwefelpolymer und auch der Polymer, der in der Schmelze vorkommt. Er ist aber keine differenzierte Modifikationsbezeichnung.

Auch Catenaschwefel zerfällt bei bei längerer Lagerung in Cyclooctaschwefel. Die Lebensdauer hängt von der Herstellungsmethode und der Lagerungstemperatur ab.

ist als ein allgemeiner Begriff für Catenaschwefel zu verstehen. Er beschreibt keine genaue Modifikation. Manchmal wird er auch als Synonym für faserigen oder laminaren Schwefel verwendet oder aber als eine Mischung langer Ketten und Ringe und somit als eine nicht definierte Substanz beschrieben.

Schwefel – Schmelztemperatur und Aggregatzustände

Phasendiagramm des Schwefels

Schwefelmodifikationen Phasendiagramm Aggregatzustände StudySmarterAbbildung 2: Phasendiagramm des Schwefels Quelle: wikipedia.org

In einem Phasendiagramm wird veranschaulicht, wie ein Element bei jeweiligen Temperatur- und Druckverhältnissen vorliegt. Das Phasendiagramm des Schwefels ist eigentlich recht komplex - das in der Abbildung gezeigte ist stark vereinfacht und führt nur zwei allotrope Modifikationen des Schwefels auf.

Zudem zeigt es, ab wann der flüssige oder gasförmige Aggregatzustand des Schwefels eintritt. Bei normalen Temperatur- und Druckverhältnissen ist Schwefel fest. Bei der Schmelztemperatur von ca. 115°C wird Schwefel flüssig und am Siedepunkt (445°C) wird Schwefel gasförmig. Allerdings gibt es beim Schwefel eine Eigenheit.

Hat man es mit dem orthorhombischen Schwefel zu tun, wenn die Schmelztemperatur bei 115,21°C liegt. Da dieser hauptsächlich in der Praxis vorliegt, ist 115,21°C als Schmelztemperatur angegeben. Sollte jedoch die Schmelze sehr langsam erfolgen, sodass der monokline Schwefel kristallisieren kann, verschiebt sich der Schmelzpunkt des Schwefels auf 119,6°C.

Fester, dünnflüssiger, dickflüssiger und gasförmiger Schwefel

Normalerweise werden Feststoffe durch steigende Temperatur immer dünnflüssiger, bis sie in den gasförmigen Aggregatzustand übergehen. Schwefel allerdings nicht. Bei Normalbedingungen ist Schwefel fest und beginnt bei der Schmelztemperatur von 115,21°C zu schmelzen - er wird zunächst tatsächlich dünnflüssiger. Mit steigender Temperatur wird Schwefel dann allerdings dickflüssiger. Bei einer Temperatur von 250°C ist dabei die höchste Viskosität erreicht. Wird die Temperatur weiter erhöht, wird Schwefel wieder dünnflüssiger und geht ab 445°C in die Gasphase über.

Nicht nur der Aggregatzustand sondern auch die Farbe von Schwefel ändert sich mit steigender Temperatur. Fester Schwefel hat die bekannte schwefelgelbe Farbe. Der flüssige Schwefel in der Schmelze ist zunächst auch gelb, wird aber mit steigender Temperatur immer dunkler. Vor der Gasphase hat man eine tiefrote Flüssigkeit.

Die Schwefelmodifikationen und der Aggregatzustand

Dieses Verhalten des Schwefels lässt sich anhand der Modifikationen erklären, die während dem Durchlauf der verschiedenen Aggregatzustände vorliegen. Im festen Schwefel liegen die Moleküle in einem gestapelten Zustand vor. Zwischen den Molekülen herrschen schwache Bindungen, welche ab 115,21°C überwunden werden, wodurch die Schwefelmoleküle sich frei bewegen. Wird die Temperatur weiter erhöht, werden auch die kovalenten Schwefelbindungen im Molekül aufgebrochen. Dabei entsteht Schwefel, welcher nun polymerisiert.

Polymerisation des Schwefels und Dickflüssigkeit

Je länger die Ketten aus Schwefel werden, desto viskoser wird die Flüssigkeit. Denn je größer die Anzahl an Schwefelatomen, desto stärker werden die Van-der-Waals-Kräfte, die zwischen den Ketten herrschen. Steigt die Temperatur über 250°C zerfallen die Schwefelketten. So steigt die Entropie.

Dabei entstehen wieder die Ringmodifikationen des Schwefels (vor allem Cyclooctaschwefel). In der Gasphase zerfallen diese Ringe in kleinere Modifikationen wie und ab 720°C kommt auch die kleinste Modifikation des Schwefels - - vor. Diese Schwefelmodifikation zerfällt ab 1800°C dann in die Atome.

Je höher die Temperatur ist, desto stärker schwingen bzw. desto schneller bewegen sich Atome. Wird also die Temperatur über 250°C noch weiter erhöht, schwingen die Schwefelatome in der Kette so stark, dass die Bindungen brechen. Und je mehr Wärme man einem System somit zuführt, desto größer wird die Entropie.

Schwefelmodifikationen - Das Wichtigste

  • Schwefel ist ein Chalkogen und ein Element mit einer Vielzahl an Modifikationen
  • Die häufigste Modifikation des Schwefels ist Cyclooctaschwefel
  • Cyclooctaschwefel ist thermodynamisch am stabilsten, weshalb andere Modifikationen sich nach und nach in den Achtring umwandeln
  • Einige Modifikationen des Schwefels haben mehrere Allotrope
  • Ringmodifikationen können 6-20 Schwefelatome aufweisen
  • Es gibt auch Schwefelketten, welche der Grund sind, dass beim Schmelzen des Schwefels die Viskosität erst zunimmt

Häufig gestellte Fragen zum Thema Schwefelmodifikationen

Schwefel ist das Element mit der größten Anzahl an allotropen Modifikationen. Aktuell sind etwa 30 Modifikationen charakterisiert. Am häufigsten ist dabei die Modifikation Cyclooctaschwefel. Daneben gibt es Schwefelringe mit 6-20 Atomen, sowie Schwefelketten (Catenaschwefel). 

Als ein Nichtmetall hat Schwefel eine schlechte Wärmeleitfähigkeit von 0,205 W/(m*K).

Der Aggregatzustand von Schwefel hängt von den Temperatur- und Druckverhältnissen ab. Bei Normalbedingungen ist Schwefel fest. Bei 115,21°C schmilzt Schwefel und geht ab dem Siedepunkt von 445°C in die Gasphase über. 

Schwefel hat eine schlechte elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Schwefel ist ein blassgelber und spröder Feststoff. In seiner Reinform ist er geruchs- und geschmacklos. 

Finales Schwefelmodifikationen Quiz

Frage

Welche Eigenschaften hat Schwefel?

Antwort anzeigen

Antwort

  • schlechte elektrische Leitfähigkeit 
  • schlechte Wärmeleitfähigkeit 
  • blassgelbe Farbe 
  • spröde 
  • bei Normalbedingungen fest 
  • Schmelztemperatur 115,21°C
  • Siedetemperatur 445°C
  • in Wasser unlöslich 
  • geschmack- und geruchlos 
Frage anzeigen

Frage

Welche Schwefelmodifikation ist die Häufigste?

Antwort anzeigen

Antwort

Cyclooctaschwefel ist die häufigste Modifikation des Schwefels.

Frage anzeigen

Frage

Wie viele Allotrope des Cyclooctaschwefels gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

Es gibt drei Allotrope des Cyclooctaschwefels. Diese sind und .

Frage anzeigen

Frage

Wie unterscheiden sich die Allotropen des Cyclooctaschwefels?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie unterscheiden sich in ihrer Kristallstruktur und in der Anzahl der  pro Elementarzelle. Auch unterscheiden sie sich im Temperaturbereich, bei dem sie vorkommen. 

Frage anzeigen

Frage

Wieso ist Cyclooctaschwefel die häufigste Modifikation?

Antwort anzeigen

Antwort

Cyclooctaschwefel ist die thermodynamisch stabilste Schwefelmodifikation. Kleinere und größere Schwefelringe, die bei höheren Temperaturen oder Drücken entstehen, wandeln sich nach und nach in Cyclooctaschwefel um. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist Catenaschwefel?

Antwort anzeigen

Antwort

Catenschwefel sind Schwefelketten. Catenaschwefel sind neben den Ringmodifikationen weitere Modifikationen. 

Frage anzeigen

Frage

Wie entstehen Catenaschwefel?

Antwort anzeigen

Antwort

Wenn durch hohe Temperaturen Schwefelbindungen in den Ringmodifikationen aufbrechen entstehen Diradikale. Diese greifen andere Schwefelringe an und polymerisieren, bis es zu Kettenabbrüchen kommt. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Catenaschwefel hast du kennengelernt?

Antwort anzeigen

Antwort

  • zwei faserige Schwefel aus parallelen Schwefelhelices
  • laminaren Schwefel aus überkreuzten Schwefelhelices 
Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Phasendiagramm?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Phasendiagramm veranschaulicht, in welchem Zustand ein Element bei bestimmten Temperatur- und Druckverhältnissen vorliegt.

Frage anzeigen

Frage

Welche Eigenheit weist Schwefel beim Übergang von Festkörper in die Gasphase auf?

Antwort anzeigen

Antwort

Schwefel fängt bei 115,21°C an zu schmelzen und wird zunächst dünnflüssiger. Mit steigender Temperatur wird es aber dickflüssiger und erreicht bei 250°C die höchste Viskosität, bevor es wieder dünnflüssig wird und bei 445°C in die Gasphase übergeht.

Frage anzeigen

Frage

Wieso wird Schwefel beim Schmelzen erst dickflüssig?

Antwort anzeigen

Antwort

Weil sich beim Schmelzen Schwefelbindungen der Ringe aufbrechen und sich Schwefelketten bilden. Diese sind für die Viskosität verantwortlich. 

Frage anzeigen

Frage

Wie groß können Ringmodifikationen des Schwefels werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Schwefel kann Ringmodifikationen mit 6-20 Schwefelatomen bilden. 

Frage anzeigen

Frage

Wieso zerfallen Ketten in der Schmelze?

Antwort anzeigen

Antwort

Durch die Zufuhr von Wärme schwingen die Schwefelatome in der Kette so stark, dass die Bindungen brechen. Deswegen zerfallen die Ketten, die sich in der Schmelze bilden.


Frage anzeigen

Frage

Wieso ist Schwefel gelb?

Antwort anzeigen

Antwort

Die typische gelbe Farbe des Schwefels ist auf die Anwesenheit von Cycloheptaschwefel zurückzuführen. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Diradikal?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Diradikal ist Atom mit zwei ungepaarten Elektronen. Bei der Schwefelkette liegt ein Diradikal vor, wenn eine Schwefelbindung einer Ringmodifikation gebrochen wird und so an beiden Enden der Kette ungepaarte Elektronen vorliegen.

Frage anzeigen
60%

der Nutzer schaffen das Schwefelmodifikationen Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer

Alles was du für deinen Lernerfolg brauchst - in einer App!

Lernplan

Sei rechtzeitig vorbereitet für deine Prüfungen.

Quizzes

Teste dein Wissen mit spielerischen Quizzes.

Karteikarten

Erstelle und finde Karteikarten in Rekordzeit.

Notizen

Erstelle die schönsten Notizen schneller als je zuvor.

Lern-Sets

Hab all deine Lermaterialien an einem Ort.

Dokumente

Lade unzählige Dokumente hoch und habe sie immer dabei.

Lern Statistiken

Kenne deine Schwächen und Stärken.

Wöchentliche

Ziele Setze dir individuelle Ziele und sammle Punkte.

Smart Reminders

Nie wieder prokrastinieren mit unseren Lernerinnerungen.

Trophäen

Sammle Punkte und erreiche neue Levels beim Lernen.

Magic Marker

Lass dir Karteikarten automatisch erstellen.

Smartes Formatieren

Erstelle die schönsten Lernmaterialien mit unseren Vorlagen.

Gerade angemeldet?

Ja
Nein, aber ich werde es gleich tun

Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.