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Die Zustandsformen des Schwefels



Stoffe 
Schwefel sublimiert, Wasser, Glaswolle
Geräte
Schutzbrille, Brenner und Streichhölzer, Spatel, Reagenzglasgestell mit RG d=18mm oder 20mm, RG-Halter, Becherglas 600ml, Keramikplatte, weiteres Material
Schutzbrille anziehen!  Schutzhandschuhe anziehen!
Lueftungsmassnahmen erforderlich  Abzug verwenden
Versuch nur bei guter Raumlüftung oder im Abzug durchführen (vgl. GBU)! Es kann Schwefeldioxid freigesetzt werden! Schutzbrille anziehen, beim Abfüllen des Schwefels auch Schutzhandschuhe, falls ein Hautkontakt möglich ist. Reagenzglas mit Glaswolle verschließen! Schwefel nicht ohne Reagenzglas in der Flamme erhitzen! Nur über einer Keramikplatte als Unterlage durchführen.
GefährdungsBU Experimentieren mit Schwefel   docx   pdf
 

Stoffe wie Schwefel oder Wasser zeigen vielfältige Gestaltformen. Chemiker sprechen von Aggregatzuständen und Modifikationen, wir sprechen vorläufig von Erscheinungsformen. Eine Interpretation der Beobachtungen mit Hilfe von Teilchenvorstellungen wäre an dieser Stelle nicht nur verfrüht, sondern würde die Schülerinnen und Schüler vollends verwirren. Viel wichtiger ist die Erkenntnis, dass Stoffe in einer Vielfalt an Gestalten vorkommen.
   
 
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Initiation
 
Die Zielstellung des Experiments wird insofern vorgegeben, dass die Schülerinnen und Schüler den Schwefel im Reagenzglas über der Brennerflamme erhitzen und die Veränderungen beobachten. Das Reagenzglas wird zwei Zentimeter hoch gefüllt und mit einem Stopfen aus Glaswolle versehen, so dass der Schwefeldampf nicht entweichen kann. Die Schülerinnen und Schüler beobachten die Vorgänge beim langsamen Erhitzen und auch beim Abkühlen. In einem erneuten Experiment gießen sie den geschmolzenen Schwefel in kaltes Wasser, sie ziehen Fäden und beobachten die Erscheinungen mit der Lupe. Bei diesem Versuch verändert sich der Schwefel grundlegend in seinen Eigenschaften: Farbe und Elastizität verändern sich. Nach diesem ersten Grundversuch werden weitere Aufgaben gestellt:

"Findet möglichst viele Gestalten des Schwefels durch Experimentieren heraus!"
 
Als Einschränkung wird vorgegeben, dass der Schwefel nicht mit anderen Stoffen vermischt oder direkt in der Flamme erhitzt werden darf. Außerdem darf das erhitzte Reagenzglas nicht in das Wasser geworfen werden!
 
Ob es sich bei den Gestaltformen um ein und den gleichen Stoff handelt, lasse ich die Schülerinnen und Schüler vorerst selbst entscheiden. Mehrheitlich argumentieren sie in der Regel dafür, da sie bestimmte Formen des Schwefels relativ leicht immer wieder erhalten können. Doch diese Fragestellung steht nicht unbedingt im Vordergrund: In ihrem Bericht schildern die Schülerinnen und Schüler, wie die verschiedenen Gestaltformen des Schwefels erzeugt werden können. Eine phänomenologisch orientierte Fragestellung dazu könnte sein:

  • Welche Art von Schwefel erhält man beim Gießen von "dünnflüssigem Schwefel im unteren Temperaturbereich" in Wasser? (gemeint ist die leichtflüssige Schmelze zwischen 110 und 159°C; man erhält eine eher kompakte, plastische Form (siehe Bild oben)
  • Welche Art von Schwefel erhält man beim Gießen von dünnflüssigem Schwefel im "oberen Temperaturbereich" in Wasser? (gemeint ist dünnflüssiger Schwefel kurz vor dem Siedepunkt - Achtung: Gefahr der Entzündung von Schwefel beim Ausgießen -  hier erhält man eine gummiartige, elastische Masse)
 
Entsorgung: Geringe Reste Schwefel können im laufenden Abzug verbrannt werden. Achtung, dabei entsteht toxisches Schwefeldioxid! Die zerschlagenen Reagenzgläser und der übrige Schwefel sammelt man im Abfallbehälter für anorganische Feststoffe. Es wird generell empfohlen, Abfälle für brennbare Feststoffe in einem brandsicheren Behälter mit Deckel und Sandeinlage zu sammeln. Schwefel darf nicht zusammen mit Metallresten oder oxidierend wirkenden Stoffen gesammelt werden.


Ergänzung
 
In der Natur kristallisiert Schwefel normalerweise nach dem orthorhombischen Kristallsystem. Er kommt in mächtigen Lagern in der Nähe von Vulkanen vor, wo er aus vulkanischen Gasen abgelagert wurde. Elementarer Schwefel kann aber auch von Bakterien gebildet werden und findet sich dann in Gips- und Salzlagern oder in Mergeln und Tonen.
 

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