Was sind die Auswirkungen von Schwefelsäure?
Die meisten Wirkungen von Schwefelsäure resultieren aus seiner starken Säure und seiner großen Affinität zu Wasser. Die Korrosion von Metallen durch Schwefelsäure wird durch den Säuregehalt verursacht. Die Auswirkungen von Schwefelsäure auf organische Materialien, einschließlich menschliches Gewebe, sind größtenteils auf seine dehydratisierenden Eigenschaften zurückzuführen. Materialien wie Holz, Papier und Baumwolltücher werden beim Kontakt mit der Säure schnell verkohlt.
Die Auswirkungen von Schwefelsäure auf Metalle sind typisch für eine starke Säure: Sie reagiert mit Metallen, die reaktiver als Wasserstoff sind, unter Bildung eines Metallsulfatsalzes und Freisetzung von Wasserstoffgas. Es reagiert auf diese Weise mit vielen unedlen Metallen, einschließlich Eisen, Zink und Aluminium. Die Reaktion ist mit der verdünnten Säure heftiger als mit der konzentrierten Säure. Dies begrenzt die Materialien, die zur Lagerung der Säure verwendet werden können, obwohl sie in konzentrierter Form in Edelstahltanks gelagert werden können. Die Freisetzung von Wasserstoffgas birgt ein potentielles Explosionsrisiko bei Verschütten oder Auslaufen, wenn die Säure mit Metallen in Berührung kommt.
Schwefelsäure ist ein sehr starkes Dehydratisierungsmittel und es wird viel Wärme freigesetzt, wenn die konzentrierte Säure mit Wasser in Kontakt kommt. Wenn Wasser zu einem Überschuss der Säure hinzugefügt wird, bewirkt die erzeugte Wärme, dass das Wasser sofort kocht, was dazu führen kann, dass die Säure über eine große Fläche gesprüht wird. Aus diesem Grund sollte konzentrierte Schwefelsäure immer durch langsame Zugabe zu Wasser verdünnt werden. Der Prozess sollte niemals umgekehrt werden.
Die dehydratisierende Wirkung von Schwefelsäure erklärt die Reaktionen mit vielen gängigen organischen Stoffen. Wasserstoff und Sauerstoff werden aus Molekülen entfernt, die diese Elemente im Verhältnis 2: 1 des Wassermoleküls (H 2 O) enthalten, beispielsweise Kohlenhydrate wie Zucker, Stärke und Cellulose. Schwefelsäure reagiert mit Kohlenhydraten, um Wasserstoff und Sauerstoff zu entfernen, wobei Kohlenstoff zurückbleibt. Eine bekannte Labordemonstration veranschaulicht dies; Konzentrierte Schwefelsäure wird in einem Becherglas zu Saccharosetafelzucker gegeben und unter starker Wärmeentwicklung schnell in eine Holzkohlemasse umgewandelt. Dies ist der Grund, warum Schwefelsäure Holz und Papier verkohlt - Substanzen, die hauptsächlich aus Kohlenhydraten bestehen.
Die Auswirkungen von Schwefelsäure auf die Haut sind gut dokumentiert und wiederum eher auf die dehydratisierenden Eigenschaften der Säure als auf ihren Säuregehalt zurückzuführen. Hautkontakt mit der konzentrierten Säure führt innerhalb weniger Sekunden zu Schmerzen und Schwellungen des Gewebes. Wenn der Kontakt ausreichend lange dauert, können tiefe Verbrennungen und Verkohlungen auftreten, die zu braunen Verfärbungen führen können. Schwefelsäureverbrennungen führen aufgrund der Schwellung häufig zu bleibenden Narben.
Bei der Verwendung von Schwefelsäure sollten immer geeignete Schutzhandschuhe und Schutzbrillen getragen werden. ein Gesichtsschutz und eine Schutzschürze werden ebenfalls empfohlen. Kleine Verschüttungen auf ungeschützter Haut können durch sofortiges Waschen mit viel Wasser behoben werden. Bei größeren verschütteten Mengen besteht die Gefahr des Versprühens von Säure, wenn sofort Wasser aufgetragen wird. Es ist besser, vor dem Waschen so viel Säure wie möglich schnell wegzuwischen.
Schwefelsäure ist bei Raumtemperatur nicht flüchtig und birgt daher normalerweise keine Inhalationsgefahr. Kommt diese Säure oder deren industrieller Vorläufer Schwefeltrioxid jedoch mit Wasser in Kontakt, kann die heftige Reaktion einen feinen Nebel von Schwefelsäuretröpfchen erzeugen. Dies kann beim Einatmen die Augen, die Atemwege und die Lunge schädigen. Eine chronische Exposition gegenüber Schwefelsäurenebel - beispielsweise in einer Schwefelsäureanlage - kann langfristige gesundheitliche Auswirkungen haben und ein Krebsrisiko für Arbeitnehmer darstellen.
Reaktionen von Schwefelsäure mit anderen Stoffen können zu gefährlichen Produkten führen. Beispielsweise werden bei Kontakt mit Halogeniden wie Chloriden, Fluoriden und Bromiden giftige und ätzende Dämpfe freigesetzt. Bei Kontakt mit Chloraten und Permanganaten entstehen stark oxidierende Verbindungen, die ein Brand- oder Explosionsrisiko darstellen.