Sulfate sind Salze oder Ester der Schwefelsäure. Die Salze enthalten das Sulfat-Anion [SO4]2− bzw. das Hydrogensulfat-Anion [HSO4]−. Die Ester der Schwefelsäure haben die allgemeine Formel R−O−SO2−O−R', dabei sind R und/oder R' organische Reste.
Inhaltsverzeichnis |
Die Salze der zweibasigen Säure Schwefelsäure (H2SO4) lassen sich in Sulfate und Hydrogensulfate einteilen (auch als primäre und sekundäre Sulfate bezeichnet). Bei einwertigen Kationen MI gelten die Summenformeln MIHSO4 und MI2SO4:
| Hydrogensulfate (primäre Sulfate) | sekundäre Sulfate | |
|---|---|---|
| Synonyme | saure Sulfate Hydrogensulfate Bisulfate |
neutrale Sulfate normale Sulfate |
| Beispiele | Natriumhydrogensulfat, NaHSO4 Calciumhydrogensulfat, Ca(HSO4)2 |
Natriumsulfat, Na2SO4 Calciumsulfat, CaSO4 |
Alaune sind Doppelsalze aus ein- und dreiwertigen Kationen der Gruppenformel MIMIII(SO4)2 · 12 H2O, Hauptvertreter der Gruppe der Alaune ist das Kaliumaluminiumsulfat (Kalialaun). Vitriole hingegen sind die kristallwasserhaltigen Sulfate zweiwertiger Nebengruppen-Metalle (Kupfervitriol, Eisenvitriol etc.).
Sulfatgruppen können in Komplexen als Liganden auftreten. Die Liganden werden in diesen Fall als [Tetraoxosulfato(−2)] oder [Sulfato(−2)] bezeichnet. Nach Empfehlungen zur Nomenklatur tragen auch Sulfitgruppen (SO3)2− das Suffix -sulfat und werden als Trioxosulfat bzw. [Trioxosulfat(IV)] bezeichnet.
Ester der Schwefelsäure werden gelegentlich auch Schwefelsäureester genannt. Die Namen dieser Verbindungen enden häufig auf -sulfat. Einfache Ester wie Dimethylsulfat sind kräftige Alkylierungsmittel. Ester mit längeren Kohlenwasserstoffresten sowie Sulfonsäure-Salze sind in der Regel Tenside. Zu diesen Estern gehören auch die anwendungstechnisch wichtigen Fettalkoholsulfate.
Die meisten Sulfate sind in Wasser löslich. Ausnahmen bilden die wenig oder schwerlöslichen Sulfate der Erdalkalimetalle Calcium, Strontium und Barium sowie Blei(II)-sulfat.
Besonders die Alkali- und Erdalkalisulfate sind thermisch äußerst stabil. Sulfate dreiwertiger Metallkationen zersetzen sich in der Wärme zu den entsprechenden Oxiden und Schwefeltrioxid:
Hydrogensulfate sind als Salze der Alkalimetalle bekannt. Sie sind löslich in Wasser. Beim Erhitzen dieser Salze bilden sich Disulfate, Salze der Dischwefelsäure.
Schwefelsäure ist eine starke zweiprotonige Säure. In einer einmolaren, wässrigen Lösung der Säure liegen so gut wie keine H2SO4-Moleküle, sondern im wesentlichen HSO4−-Ionen vor. Nur gut 1 % der HSO4−-Ionen deprotonieren zu SO42−. Das Hydrogensulfat-Anion (HSO4−) kann sowohl als Säure als auch als Base wirken, es ist also amphoter. Der pKS-Wert des Hydrogensulfat-Ions liegt bei 1,89.
Löst man ein Hydrogensulfatsalze in Wasser, bildet sich in einer Gleichgewichtsreaktion eine Mischung von Hydrogensulfat- und Sulfationen. Daher kann man Hydrogensulfate als mittelstarke Säure einsetzen, wobei die Säurestärke erheblich höher ist als die von Essigsäure (pKS = 4,76). Aufgrund dieser Eigenschaften können Hydrogensulfate auch in Pufferlösungen verwendet werden. Der Pufferbereich liegt im stark sauren Bereich. Wegen ihrer sauren Reaktion in Wasser werden sie beispielsweise in WC-Reinigern eingesetzt.
| Gleichgewichtsreaktionen | Gleichgewichtskonstante bei 25 °C |  |
|
|---|---|---|---|
| (1) |  |
![K_{a1}=\mathrm{\frac{[HSO_4^{-}][H_3O^+]}{[H_2SO_4]}}\simeq 1\times10^{3}](http://upload.wikimedia.org/math/9/c/1/9c1930de2203cb033cf5685069afd681.png) |
|
| (2) |  |
![K_{a2}=\mathrm{\frac{[SO_4^{2-}][H_3O^+]}{[HSO_4^{-}]}}\simeq 1{,}3\times10^{-2}](http://upload.wikimedia.org/math/9/6/4/9645cd894819fab7192ec410631620fc.png) |
Sulfate stellen für viele metallische Elemente die wichtigsten mineralischen Verbindungen dar. Quellen des Sulfates im Bodengestein sind z. B. Anhydrit (CaSO4), Gips (CaSO4 · 2 H2O) und Alabaster (CaSO4 · 2 H2O). Biologische Quelle sind (bakterielle) Sulfatbildungen aus Sulfid und schwefelhaltigen Biomasse-Bestandteilen (z. B. Proteinen). Sulfate kommen in unterschiedlichen Mengen im Grundwasser vor. Für daraus gewonnenes Trinkwasser gilt nach der deutschen Trinkwasserverordnung ein Grenzwert von 240 mg/l.
Sulfate werden chemisch nachgewiesen, indem man Salzsäure und Bariumchlorid oder Bariumhydroxidlösung zusetzt (siehe unter Anionennachweise). Dabei entsteht ein schwerlöslicher Niederschlag aus weißem Bariumsulfat:
Die Säure wird zur Entstörung zugesetzt, da andere Anionen wie Carbonat oder Sulfit mit Barium in Wasser ebenfalls schwerlösliche, aber in Säuren lösliche Salze bilden.
Prototypen der Vitriole, Alaune und weiterer Sulfate sind:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Anna Akhmatova et Marina Tsvetaeva
Deux femmes russes poètes prises au coeur de la tourmente russe du début du siècle, deux femmes russes reclues dans leur oeuvre face à un monde hostile. Ces deux russes russes sont le visage de la Russie ancienne et moderne.
"Qu'une femme russe vaut bien plus, en somme que les hommes russes qui se battent, et que leur chagrin pour les hommes me fait aimer les femmes russes ici-bas."