Schwefelsäure und Salzsäure – Kennzeichnung typischer Säuren

Für Säuren (beispielsweise Schwefelsäure oder Salzsäure) gibt es unterschiedliche Definitionen. Eine der ältesten Definitionen für eine „Säure“ besagt, dass Säuren „sauer“ schmecken, Lackmus (ein Naturfarbstoff) rot färben und einige Metalle zersetzen können. Die heute gängigste Definition einer Säure ist, dass eine Säure in wässriger Lösung Wasserstoff-Ionen abspaltet, einen pH-Wert von < 7 hat und mit (unedlen) Metallen unter Wasserstoffbildung reagiert. Um Säuren voneinander zu unterscheiden (bezüglich der Stärke) einer Säure, wurde der pKs-Wert eingeführt. Mit Hilfe des pKs-Wertes unterscheidet man starke und schwache Säuren.

  • pKs < 0 starke Säure
  • pKs 0 bis 4 mittelstarke Säure
  • pKs 4 bis 9 schwache Säure
  • pKs > 9 sehr schwache Säure
  • Typische Säuren sind (stark) ätzende und (gegenüber Metallen) korrosive Flüssigkeiten. Mit diesen Eigenschaften können wir bereits die Gefahrenklassen zur Einstufung von gefährlichen Stoffen (gemäß CLP-Verordnung) abschätzen bzw. ermitteln.

  • auf Metalle korrosiv wirkende Stoffe
  • Ätz-/Reizwirkung auf die Haut
  • schwere Augenschädigung/Augenreizung
  • Zur vollständigen Kennzeichnung eines gefährlichen Stoffes müssen aber alle (gefährlichen) Eigenschaften. Dies wird nun nachfolgend an Salzsäure und Schwefelsäure als typische Säuren deutlich

    Die Salzsäure

    Salzsäure (korrekt als Chlorwasserstoffsäure bezeichnet, Formel HCl), ist eine wässrige Lösung von gasförmigem Chlorwasserstoff. Mit einem pKs-Wert von ca. -6 gehört die die Salzsäure zu den starken Säuren. Zudem handelt es sich um eine anorganische Säure (HCl ist keine Kohlenwasserstoffverbindung) und zählt weiterhin zu den Mineralsäuren.

    Wie erwartet, zersetzt bzw. löst (konzentrierte) Salzsäure löst die meisten Metalle (Ausnahme: Edelmetallen wie Gold) unter Bildung von Wasserstoff. Die Salzsäure ist eine daher eine stark ätzende und korrosive Mineralsäure. Allerdings gibt es noch eine weitere Eigenschaft von Salzsäure, ab einer Konzentration von 37% Chlorwasserstoff in Lösung bildet sich eine gesättigte Lösung, wobei die Salzsäure „überschüssigen“ Chlorwasserstoff aus der Lösung an die Umgebung abgibt. Bei einer solch konzentrierten Salzsäure spricht man auch von einer „rauchenden Salzsäure“. Dieser „Rauch“ bildet sich, in dem der Chlorwasserstoff (der entweicht) mit der Luftfeuchtigkeit einen „Nebel“ bildet (es bildet sich hier wiederum Salzsäure). Je nach Massenprozent unterscheidet man „rauchende“, „konzentrierte“ und „verdünnte Salzsäure“.

  • Rauchende Salzsäure, 37 Massenprozent, entspricht einer Konzentration von 10 mol/l
  • Konzentrierte Salzsäure, ab 24 Massenprozent, entspricht einer Konzentration von ca. 6 mol/l
  • Verdünnte Salzsäure, bis 7 Massenprozent, entspricht einer Konzentration von 2 mol/l
  • Die „rauchende“ Salzsäure unterliegt aufgrund dieser Eigenschaft noch einer weiteren Gefahrenklasse. Der „freigesetzte“ Chlorwasserstoff reagiert (nachdem es eingeatmet wurde) mit Feuchtigkeit zu Salzsäure und wirkt ätzend bzw. reizend auf die Atmungsorgane. Rauchende Salzsäure unterliegt daher folgenden Einstufungskriterien eines gefährlichen Stoffes: (schwere) Verätzung der Haut, schwere Augenschäden und Reizung der Atemwege. „Reizung der Atemwege“ ist also solche Gefahrenklasse nicht klassifiziert, korrekt lautet die Gefahrenklassen: spezifische Zielorgan-Toxizität - einmalige Exposition (Reizung der Atemwege).

    Daher wird rauchende Salzsäure nicht nur mit GHS 05 (dem Zeichen für ätzende Stoffe) mit den Gefahrenklassen „auf Metalle korrosiv wirkende Stoffe, Ätz-/Reizwirkung auf die Haut, schwere Augenschädigung/Augenreizung“ gekennzeichnet, sondern zusätzlich mit GHS 07 für die spezifische Zielorgan-Toxizität - einmalige Exposition (Reizung der Atemwege).

    GHS-Kennzeichnung für rauchende Salzsäure

    Hergestellt werden kann Salzsäure durch eine Reaktion von Natrium (Kochsalz) mit Schwefelsäure. Dabei entsteht gasförmiger Chlorwasserstoff, der in Wasser gelöst Salzsäure „bildet“. Alternativ kann man Salzsäure auch durch die Reaktion von Chlor mit Wasserstoff herstellen. Auch hier wird das Chlorwasserstoffgas anschließend in Wasser geleitet.

    Die Schwefelsäure

    Schwefelsäure (Formel H2SO4) ist wie Salzsäure eine stark ätzende und korrosive Flüssigkeit. Wie die Salzsäure zählt auch die Schwefelsäure zu den starken anorganischen Mineralsäuren. Reine bzw. konzentrierte Schwefelsäure ist eine farblose, viskose und hygroskopische Flüssigkeit. Hergestellt werden kann die Schwefelsäure ausgehend von Schwefeldioxid (bzw. der Verbrennung von Schwefel). Konzentrierte Schwefelsäure hat aber im Vergleich zu weniger konzentrierter Salzsäure keinen typischen Säurecharakter. Aufgrund des „fehlenden“ Wassers in der konzentrierten Schwefelsäure kommt es kaum zur Bildung von Wasserstoff-Ionen. Daher löst konzentrierte Schwefelsäure einige unedle Metalle nicht auf, sondern es bildet sich eine Oxidschicht auf dem Metall.

    Daher wird rauchende Salzsäure mit GHS 05 (dem Zeichen für ätzende Stoffe) mit den Gefahrenklassen „auf Metalle korrosiv wirkende Stoffe, Ätz-/Reizwirkung auf die Haut, schwere Augenschädigung/Augenreizung“ gekennzeichnet.

    Allerdings muss man zwischen konzentrierter und verdünnter Schwefelsäure unterscheiden. Schwefelsäure als typische Säure wirkt auf Haut und Augen stark reizend und ätzend. Konzentrierte Schwefelsäure ist in der Lage, Gewebe (durch Wasserentzug) sehr schnell zu zerstören.