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Schwefelsäure
(Vitriolöl, Schwefeltrioxid, lat. acidum sulphuricum, oleum vitrioli;
frz. acide sulphurique; engl. sulphuric acid.), die wichtigste,
unentbehrlichste und stärkste aller Säuren, wird massenhaft verbraucht und daher auch in sehr bedeutenden
Mengen erzeugt; der größte Teil alles gewonnenen
Schwefels wird in S. verwandelt. Es gibt in der Natur ungeheure Mengen
fertiger S. in Form von
schwefelsauren
Salzen; schon die so häufigen und reichhaltigen Lager von
Anhydrit und
Gips (
schwefelsaurem
Kalk) könnten die in ihnen steckende Säure zu Millionen von Zentnern hergeben, wenn man nur dieselbe
von der Basis in einer praktischen Weise abzutrennen wüßte.
Die
schwefelsauren natürlichen Metallsalze,
Eisen-,
Kupfer-, Zinkvitriol, sind fügsamer und lassen sich durch Hitze, auf
dem Wege der trocknen Destillation, die Säure abtreiben. So hat namentlich der am ehesten disponible
Eisenvitriol seit alten
Zeiten zur Gewinnung der Säure gedient und dient im beschränktem Maße noch dazu. Das Produkt, welches
auf diesem Wege erhalten wird, heißt rauchende oder Nordhäuser
Schwefelsäure, Nordhäuser Vitriolöl (acidum sulfuricum
fumans).
Die Großfabrikation dagegen verfolgt ganz andre Wege und geht von der Verbrennung von Schwefel aus, dessen Dämpfe, die schweflige Säure, höher oxydiert, d. h. mit noch mehr Sauerstoff verbunden und dadurch zu S. werden. Dieses Kunstprodukt, das viel wohlfeiler und massenhafter geliefert werden kann, bildet die gewöhnliche oder sog. englische S. (acidum sulfuricum anglicum). Während jene das Produkt der einfachsten Destillation ist, kommt diese durch ein eigentümliches Zusammenspiel chemischer Thätigkeiten zustande.
Zur Darstellung der Nordhäuser Säure, die aber jetzt nicht mehr dort, sondern hauptsächlich in Böhmen (Altsattel u. a. O.) betrieben wird, benutzt man auf den Vitriolhütten die von der Kristallisation des Eisenvitriols überbleibenden Mutterlaugen, die man eindampft und kalciniert. Den so erhaltenen Vitriolstein destilliert man dann aus Retorten von feuerfestem Thon unter Glühhitze. Die Vorlagen enthalten ein wenig Wasser oder neuerdings statt dessen auch englische S. Die dampfförmig übergehende wasserfreie S. kondensiert sich hier zur Flüssigkeit, aber zu einer rauchenden; sie stößt an der Luft wasserfreie gasförmige Säure aus, welche sehr flüchtig und wasserbegierig ist, daher aus der Luft sogleich Wasserdämpfe an sich reißt und mit diesen weiße Wolken bildet.
Ohne allen Wassergehalt bildet die Säure nämlich einen starren kristallinischen Körper, nach Umständen eine schneeige
oder wachsähnliche, sich an der Luft in Gas verwandelnde Masse, und nur mit einer gewissen Wassermenge eine Flüssigkeit.
In der Nordhäuser Säure ist die zur Sättigung nötige Wassermenge nicht vollständig vorhanden; sie
ist daher um so stärker und ätzender. Sie ist teurer als die englische und hat beschränkte Verwendung in Fällen, wo eine
ausnahmsweise starke Säure gebraucht wird. Besonders dient sie zum Auflösen des
Indigo, wozu sie sich am besten eignet,
namentlich weil sie frei von
Salpetersäure ist, mit der die englische häufig verunreinigt ist. Der Destillationsrückstand
ist
Eisenoxyd
(Colcothar, caput mortuum). - Als sogenannte wasserfreie S. (acidum sulfuricum anhydricum) kommt seit einigen
Jahren eine feste, weiße kristallinische Säure von England und Böhmen aus in den Handel, die zwar nicht ganz wasserfrei
ist, aber doch neben 60%
Schwefelsäuremonohydrat 40% wirkliches
Schwefelsäureanhydrit enthält.
Man versendet sie in eisernen Trommeln bis zu 1 Ztr. Inhalt. Verwendung findet diese Säure bei der Fabrikation des künstlichen Alizarins. Doch hat man neuerdings im Handel auch wasserfreie Säure, die bis zu 99% Anhydrit enthält. Bei der Bereitung der englischen S. findet folgender Vorgang statt. An der Luft und selbst in reinem Sauerstoff verbrannter Schwefel gibt immer nur die durch ihren Geruch bekannte gasförmige schweflige Säure; sie ist zwar begierig, mehr Sauerstoff aufzunehmen und dadurch zu S. zu werden, doch muß ihr, wenn das rasch geschehen soll, der Sauerstoff in einem Zustande der Konzentration, wie z. B. im Platinschwamm, oder in einer lockern Verbindung dargeboten werden, die er leicht aufzugeben geneigt ist.
Hierzu benutzt man die Salpetersäure, welche in dem hausgroßen Erzeugungsapparat in Wechselwirkung mit der schwefligen Säure, atmosphärischer Luft und Wasserdampf eine eigentümliche Vermittlerrolle spielt. Der Apparat besteht aus einer Reihe, aus Bleiplatten gefertigter Kammern, bodenlosen Kästen, die an Gerüsten aufgehangen, durch weite Bleiröhren verbunden und unterhalb dadurch geschlossen sind, daß sie mit ihren Rändern in eine Schicht schwacher Säure eintauchen. Am einen Ende wird in einem Ofen Rohschwefel verbrannt oder es werden Schwefelmetalle wie Eisenkiese, Zinkblende abgeröstet. Die in die Kammern ziehende schweflige Säure, welche auch gleich die nötige Luft mitbringt, trifft bald auf Salpetersäure, die in einem Strahle einrinnt und sich über Porzellanplatten ausbreitet. Dies ist die jetzige Praxis, während man früher gleich Schwefel und Salpeter im Gemenge verbrannte. An verschiednen Stellen der Kammern treten nun noch ¶
mehr
Wasserdämpfe in dieselben ein und sie enthalten somit ein langsam durchziehendes Gemisch von Gasen, in welchem eine lebhafte chemische Umsetzung kontinuierlich stattfindet. Die schweflige Säure entreißt der Salpetersäure soviel Sauerstoff, daß sie zu S. wird, die sich mit verdichtetem Wasserdampf niederschlägt. Die Salpetersäure wird hierbei bis zu Stickoxydgas reduziert, dieses aber nimmt aus der mit eingedrungenen Luft wieder Sauerstoff auf und verwandelt sich dadurch in salpetrige Säure, welche den aufgenommenen Sauerstoff wieder an ein neues Quantum schweflige Säure abgibt und so wiederholt sich der Prozeß beständig.
Das Endresultat ist daher immer, daß die Luft den zur Säurebildung nötigen Sauerstoff herzugeben hat und von ihr nur das Stickstoffgas übrig bleibt, welches fortgeschafft werden muß. Am Ende der letzten Kammer steht daher ein Schlot, durch welchen die Gase entweichen und wo durch einen Regen von konzentrierter S. die noch vorhandnen salpetrigen Gase großenteils eingefangen und wieder in den Betrieb zurückgeführt werden. Die sich in den Bleikammern niederschlagende Säure fließt, soweit sie nicht zum Verschluß des Apparats gebraucht wird, immerfort ab.
Sie heißt Kammersäure und hat eine Stärke von etwa 48° Bé., bei welcher sie für manche Fabrikationszweige stark genug ist. Die meiste Säure aber wird durch Eindampfen erst zu größerer Konzentration gebracht, womit zugleich eine Reinigung und Entfärbung bewirkt wird. Das Eindampfen geschieht zunächst durch Sieden in großen flachen Bleipfannen durch direkte Feuerung. Die Kammersäure greift das Blei nur sehr wenig an, und gegen die Hitze von unten schützen Ziegelplatten an den heißesten, Eisenplatten an den vom Feuer entferntesten Stellen.
Jedweder Grad von Hitze kann hierbei aber doch nicht gegeben werden, auch würde bei weiterer Konzentration das Blei zu stark angegriffen und zuviel davon gelöst werden; daher wird die Säure auf den Pfannen nur bis auf 60° konzentriert und dann auf Erfordern noch in eine Destillierblase von Platin übergepumpt, das teuerste Stück der Fabrik. Bei der unter der Blase herrschenden stärkern Hitze geht durch das von ihr ausgehende gekühlte Schlangenrohr erst ganz schwache, dann allmählich stärkere Säure über; das Abgetriebene kommt wieder auf die Eindampfpfannen zurück. Zeigt dasselbe 45°, so weiß man, daß das noch in der Blase befindliche 66° hat, und schließt hiermit die Arbeit, indem man die Säure durch einen Heber in die großen, zur Versendung bestimmten Glasballons abläßt, welche etwa 1½ bis 2 Ztr. Säure fassen. Durch die letzte Hitze hat die Säure in der Blase infolge der Zerstörung der färbenden Stoffe ihre braune Farbe verloren und ist wasserhell geworden. -
Zur Reinigung von Salpetersäure, womit die rohe Säure infolge ihrer Bildung immer noch behaftet ist, werden verschiedne
Maßregeln getroffen; die Reinigung ist aber öfter unvollständig genug. Die rauchende Säure ist von diesem Übel frei,
was einen ihrer Vorzüge ausmacht. Die Stärke von 66°
Bé. soll die gewöhnliche
konzentrierte Handelsware haben (häufig ist sie aber einige Grade schwächer); es entspricht dies einem
spezifischen Gewichte von 1,8460 oder 98%
Schwefelsäuremonohydrat. Die Preise betragen 12-13 Mk.
pro 100 kg, incl. Ballon, arsenfreie 15 Mk. Die Freiberger Hüttenwerke liefern drei Stärken, 66, 60, 50 Grade, zu 5 Mk., 4 Mk.,
3,20 Mk. pro Ztr., ab loco, ohne Ballon. Die rauchende
Säure ist in kleinere Flaschen von etwa 15 kg gefüllt und kostet 80 Mk. pro 100 kg; 99 prozentiges
Anhydrit wird mit Mk. 3,20 pro kg verkauft.
Die Verwendung der
Schwefelsäure ist eine so vielseitige, daß nur einige der wichtigsten Verwendungsarten hier
angeführt werden können. Die größten Mengen werden jedenfalls in der Sodafabrikation gebraucht; ferner verwendet man
sie überall da, wo Säuren, die schwächer sind, als S. abgeschieden werden sollen, so bei der Fabrikation von Salpetersäure,
Phosphorsäure, Chromsäure, Weinsäure, Essigsäure, Zitronensäure etc., sowie auch bei der Bereitung von Äther, Essigäther,
Essigsäureamyläther etc.; Stärkezuckerfabriken, Stearinkerzenfabriken,
Sodawasser- und Mineralwasserfabriken, Affinieranstalten brauchen viel S.; man gebraucht sie bei der Darstellung von
schwefelsaurer
Thonerde, Alaun, Kupfervitriol, Zinkvitriol etc., in der Teerfarbenfabrikation, in der Ölraffinerie, zum
Reinigen des Petroleums, Solaröls u. dgl., zur Bereitung
von Pergamentpapier, Schießbaumwolle und Nitroglycerin, zur Bereitung von Indiglösung und Indigokarmin, zum Abbeizen
von Metallen. Große Mengen von S. werden endlich jetzt zur Herstellung von Superphosphaten aus Knochenmehl, Apatit, Phosphoriten
und Guano verbraucht, doch benutzt man hierzu gewöhnlich Kammersäure.
Zu medizinischen Zwecken und für chemische Laboratorien braucht man eine vollständig chemisch reine Säure (acidum sulfuricum
purissimum). Die gewöhnliche S. enthält sehr häufig kleine Spuren von Arsen und
schwefelsaurem Bleioxyd,
zuweilen auch salpetrige Säure, Salpetersäure und Selen. Die S. ist eine der wenigen Flüssigkeiten, welche, im offenen Gefäß
stehen gelassen, nicht eintrocknen, sondern durch Wasseranziehung sich sogar vermehren. Die Säure muß daher auch stets
in gut verschlossenen Gefäßen aufbewahrt werden; diese dürfen nicht mit Kork, sondern müssen mit Glas-
oder Thonstöpsel verschlossen sein. Die Produktion von englischer S. im Deutschen Reiche war:
1877: 1863937 Ztr.
1878: 1776744 "
1879: 1970500 "
1880: 2594520 "
1881: 3938840 "
Die Einfuhr von S. war 1881 11542100 kg, die Ausfuhr 8158900 kg. -
Zollfrei.