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16. Schwefel (S) - Das gelbe Element · Das Periodensystem der Elemente

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Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das
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Periodensystem, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und
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lernen. Kennst du schon unsere anderen
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Podcastreihen wie Wissensreise durch die Geschichte oder durch
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die Psychologie. Heute reisen wir zum 16 Element
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im Periodensystem zu einem Element, das leuchtend gelb wie
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die Sonne ist, das nach faulen Eiern riecht.
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Das seit der Antike bekannt ist und in religiösen Texten als
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Schwefel und Feuer beschworen wird, das aber gleichzeitig
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essentiell für alles leben ist und die Grundlage der chemischen
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Industrie bildet. Willkommen bei Schwefel, dem
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gelben Element, das Himmel und Hölle, leben und Tod verbindet.
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Schließe deine Augen und stelle dir vor, du stehst am Rand eines
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aktiven Vulkans. Aus Spalten im Gestein steigen
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schwefelhaltige Dämpfe auf, kondensieren zu leuchtend gelben
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Kristallen an den Rändern der Fumaronen.
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Die Luft riecht stechend nach Schwefeldioxid.
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Dieses Bild prägte jahrhundertelang die Vorstellung
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von Schwefel, ein Element der Unterwelt, des Feuers, des
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Teufels. In Dantes Inferno brennt
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Schwefel in der Hölle. In der Bibel werden Sodom und
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Gomorra mit Schwefel und Feuer vernichtet.
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Doch diese dramatische Reputation verbirgt die wahre
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Bedeutung. Schwefel ist ein Element des
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Lebens, Schwefel trägt die Ordnungszahl 1616 Protonen im
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Kern 16 Elektronen in der Hülle, die.
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Es steht in der 16. Gruppe des Periodensystems, den
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Chalkogenen direkt unter Sauerstoff.
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Wie Sauerstoff bildet Schwefel leicht Verbindungen, ist
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reaktiv, vielseitig in reiner Form, bei Raumtemperatur ist
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Schwefel ein hellgelber, spröder Feststoff, der aus s 8 Ringen
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besteht. 8 Schwefelatome, die sich zu einer Krone
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zusammenschließen. Der Name Schwefel kommt vom
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althochdeutschen Swebal, verwandt mit dem lateinischen
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Sulfur. Die alchemistische Tradition
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kannte Schwefel als eines der 3 Prinzipien der Materie zusammen
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mit Quecksilber und Salz. Schwefel symbolisierte
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brennbarkeit, Aktivität die Seele diese mystischen
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Vorstellungen waren falsch, aber sie zeigen, wie wichtig Schwefel
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für frühe Chemiker war. Schwefel ist seit
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prähistorischen Zeiten bekannt. Die alten Ägypter verwendeten
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Schwefel zum Bleichen von Textilien, die Griechen und
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Römer nutzten brennenden Schwefel zur Desinfektion, zum
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Bleichen als Heilmittel. Homer erwähnt in der Odyssee das
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Räuchern mit Schwefel, die Chinesen entdeckten, dass
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Schwefel mit Salpeter und Holzkohle gemischt eine
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explosive Mischung ergibt. Schwarzpulver erfunden im 9.
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Jahrhundert revolutionierte Kriegsführung und später auch
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Bergbau und Feuerwerkerei in der Natur kommt Schwefel sowohl
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elementar als auch in Verbindungen vor.
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Elementarer Schwefel findet sich in vulkanischen Regionen, wo
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schwefelhaltiges Gas aus der Tiefe aufsteigt und zu gelben
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Ablagerungen kondensiert. Sizilien war über Jahrhunderte
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die Hauptquelle für Schwefel in Europa, bis im 20 Jahrhundert
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der Fraschprozess in den USA entwickelt wurde.
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Der Schwefel aus unterirdischen Lagerstätten durch Einpumpen von
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heißem Wasser förderte. Heute wird der meiste Schwefel
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als Nebenprodukt gewonnen, bei der Erdölraffination und
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Erdgasaufbereitung muss Schwefel entfernt werden.
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Er würde die Anlagen korrodieren und bei Verbrennung giftiges
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Schwefeldioxid freisetzen. Dieser industrielle Schwefel,
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oft elementar gewonnen oder aus Schwefelwasserstoff h 2 ist,
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deckt den Großteil des weltweiten Bedarfs von etwa
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70000000 Tonnen jährlich, die wichtigste Anwendung von
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Schwefel ist die Produktion von Schwefelsäure h 2, so 4.
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Schwefelsäure ist die meist produzierte Chemikalie der Welt
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mit über 200000000 Tonnen Jahresproduktion.
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Sie wird in zahllosen industriellen Prozessen
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verwendet, in der Düngemittelherstellung, beim
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Erzaufschluss, in der Chemie Synthese, bei der
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Erdölraffination in Batterien, der Verbrauch von Schwefelsäure
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gilt als Indikator für den Industrialisierungsgrad eines
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Landes. Die Herstellung von
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Schwefelsäure erfolgt hauptsächlich durch den
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Kontaktprozess. Schwefel wird zu Schwefeldioxid
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verbrannt, dieses wird mit Sauerstoff an einem Katalysator
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zu Schwefeltrioxid oxidiert, das dann mit Wasser zu Schwefelsäure
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reagiert. Der Prozess ist hocheffizient,
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produziert aber bei unsachgemäßer Ausführung sauren
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Regen. Schwefeldioxid und
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Schwefeltrioxid in der Atmosphäre reagieren mit Wasser
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zu Schwefeligen und schwefelhaltigen Säuren.
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Saurer Regen war in den 70er und 80er Jahren ein massives
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Umweltproblem, Kohlekraftwerke und Industrien stießen große
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Mengen Schwefeldioxid aus, dieser fiel als saurer Regen
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nieder, versauerte Seen, Schädigte Wälder, korrodierte
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Gebäude. Der Deutsche Wald litt unter
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Waldsterben durch internationale Abkommen, technische Maßnahmen
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wie Rauchgasentschwefelung und den Übergang zu schwefelärmeren
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Brennstoffen wurde das Problem erheblich reduziert.
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Es ist ein Beispiel dafür, wie Umweltprobleme durch
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entschlossenes Handeln gelöst werden können.
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Schwefel ist essentiell für alles leben.
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Es ist Bestandteil zweier Aminosäuren, Zystein und
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Methionin. Diese sind Bausteine von
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Proteinen, dysulfidbrücken Bindungen zwischen 2
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Schwefelatomen in verschiedenen Zysteinresten stabilisieren die
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dreidimensionale Struktur vieler Proteine, dein Haar, deine Nägel
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enthalten das Protein Keratin, das Reich an Dysulfidbrücken
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ist. Eine Dauerwelle funktioniert,
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indem diese Bindungen chemisch aufgebrochen, das Haar in Form
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gebracht und die Bindungen wieder geschlossen werden.
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Schwefel findet sich auch in Vitaminen und Coenzymen Biotin
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Vitamin B 7 enthält Schwefel, Coenzym A, essentiell für den
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Stoffwechsel enthält Schwefel. Glutation ein wichtiges
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Antioxidans in Zellen, das vor oxidativem Stress schützt,
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enthält Cystein und damit Schwefel.
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In der Landwirtschaft ist Schwefel ein wichtiger
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Nährstoff, Pflanzen benötigen Schwefel für die Synthese von
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Aminosäuren, Proteinen, Chlorophyll.
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Schwefelmangel führt zu Wachstumsstörungen, Gelbfärbung
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der Blätter, schwefelhaltiger Dünger, oft als Ammoniumsulfat
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oder elementarer Schwefel wird auf Feldern ausgebracht.
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Schwefelverbindungen sind auch für den Geschmack und Geruch
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vieler Lebensmittel verantwortlich Knoblauch und
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Zwiebeln enthalten schwefelhaltige Verbindungen,
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die beim Schneiden freigesetzt werden und zu Tränen reizen.
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Diese Verbindungen haben antimikrobielle Eigenschaften,
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schützen die Pflanzen vor Krankheitserregern.
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Der charakteristische Geruch von Kaffee, geröstetem Fleisch,
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Brot, überall spielen Schwefelverbindungen eine Rolle,
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der unangenehme Geruch fauler Eier stammt von
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Schwefelwasserstoff h 2 s, einem giftigen Gas, das bei der
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Zersetzung schwefelhaltiger organischer Materie entsteht.
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In geringen Konzentrationen ist es harmlos, aber in höheren
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Konzentrationen kann es tödlich sein.
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Schwefelwasserstoff blockiert Enzyme in der Atmungskette
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ähnlich wie Cyanid. Paradoxerweise wird es in sehr
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niedrigen Konzentrationen vom Körper selbst produziert und
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dient als Signalmolekül, ähnlich wie Stickstoffmonoxid.
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In der Medizin werden Schwefelverbindungen seit
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Jahrtausenden verwendet. Schwefelsalben gegen
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Hauterkrankungen, Schwefelbäder gegen Rheuma und
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Hautkrankheiten, Sulfanylamid und andere Sulfonamide waren die
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ersten synthetischen Antibiotika, entwickelt in den
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30er Jahren. Sie retteten Millionen leben,
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bevor Penicillin verfügbar wurde, Vulkanismus und Schwefel
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sind eng verbunden in der Tiefe der Erde, im Mantel.
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Ist Schwefel reichlich vorhanden?
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Bei Vulkanausbrüchen werden schwefelhaltige Gase
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freigesetzt, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff große
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Eruptionen können so viel Schwefeldioxid in die
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Stratosphäre schleudern, dass es sich zu Schwefelsäureaerosolen
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umwandelt, die Sonnenlicht reflektieren und das Klima
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abkühlen. Der Ausbruch des Pinatubo 1991
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senkte die globale Durchschnittstemperatur um etwa
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0,5 Grad Celsius für 2 Jahre. Diese Erkenntnis führte zu
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kontroversen Vorschlägen des Geoengineering, könnte man
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künstlich schwefelaerosole in die Stratosphäre bringen, um die
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Erderwärmung zu bremsen, technisch wäre es möglich, aber
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die Risiken sind erheblich. Unvorhersehbare Auswirkungen auf
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wettermuster, Ozonschicht, Ökosysteme die meisten
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Wissenschaftler warnen davor, als letztes Mittel und plädieren
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für Emissionsreduktion als primäre Strategie.
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Schwefel spielt auch eine Rolle in der Astrobiologie der
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Jupitermond Io ist der vulkanisch aktivste Körper im
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Sonnensystem. Seine Oberfläche ist bedeckt mit
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Schwefelverbindungen in verschiedenen Farben, gelb,
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Orange, rot, schwarz, je nach Temperatur und
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Oxidationszustand. IO bietet einen Blick auf eine
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fremdartige, schwefelreiche Welt.
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Auf der Erde gibt es extremophile Bakterien, die
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Schwefel metabolisieren. In heißen Quellen, in sauren
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Gewässern, in der Tiefsee, an hydrothermalen Quellen.
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Überall dort leben Schwefeloxidierende und
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schwefelreduzierende Mikroorganismen.
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Sie nutzen Schwefelverbindungen zur Energiegewinnung, ähnlich
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wie wir Sauerstoff nutzen. Diese Organismen könnten analog
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zu leben auf anderen Planeten sein, wo Sauerstoff fehlt, aber
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Schwefelverbindungen reichlich vorhanden sind, die.
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Die Industrie nutzt Schwefel in vielfältiger Weise.
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Vulkanisierung von Kautschuk, entdeckt von Charles Goodyear
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1840 verwandelt klebrigen Naturkautschuk in Elastisches,
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Haltbares Gummi durch Vernetzen der Polymerketten mit
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schwefelbrücken, Autoreifen, Dichtungen, Schläuche, all das
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wäre ohne Schwefel nicht möglich.
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Schwefelhaltige Farbstoffe und Pigmente werden in Textilien,
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Farben, Kunststoffen verwendet. Ultramarin, ein intensiv blaues
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Pigment, enthält Schwefel, Zündholzköpfe enthalten
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traditionell Schwefel, obwohl moderne Streichhölzer oft auf
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anderen Chemikalien basieren. In der Pyrotechnik ist Schwefel
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Bestandteil von Schwarzpulver und vielen Feuerwerkskörpern.
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Die gelbe Farbe mancher Feuerwerkskörper stammt von
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Natriumverbindungen, aber Schwefel selbst brennt mit
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blauer Flamme. Der Schwefelkreislauf ist ein
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fundamentaler biogeochemischer Kreislauf, Schwefel bewegt sich
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zwischen Atmosphäre, hydrosphäre, Lithosphäre und
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Biosphäre. Vulkanismus setzt Schwefel frei,
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Verwitterung löst ihn aus Gesteinen, Organismen nehmen ihn
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auf und bauen ihn in Proteine ein.
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Beim Abbau wird er wieder freigesetzt.
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Menschliche Aktivitäten haben diesen Kreislauf stark
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beeinflusst, hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler
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Brennstoffe, die Schwefel enthält.
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Die Reduzierung von Schwefelemissionen aus
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Kraftwerken und Fahrzeugen ist eine Erfolgsgeschichte der
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Umweltpolitik in Europa und Nordamerika sind die
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Schwefeldioxid Emissionen seit den 80er Jahren um über 70%
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gesunken, der saure Regen hat abgenommen, Wälder erholen sich,
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Seen werden wieder klarer, es zeigt, dass technische Lösungen
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und politischer Wille. Umweltprobleme lösen können.
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Doch global gesehen ist Schwefel weiterhin ein Problem.
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In vielen Entwicklungsländern werden schwefelhaltige
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Brennstoffe ohne Filterung verbrannt, Schiffart nutzt
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Schweröl mit hohem Schwefelgehalt die
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internationale Seeschifffahrtsorganisation hat
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strengere Grenzwerte eingeführt, aber die Durchsetzung ist
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schwierig Schwefel erinnert uns an die Dualität vieler Dinge.
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Es ist essentiell für Leben, aber in falscher Form giftig.
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Es ermöglicht Industrie und Wohlstand, kann aber die Umwelt
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schädigen. Es ist ein Element, das
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Verantwortung erfordert, verantwortungsvolle Nutzung,
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verantwortungsvolle Entsorgung, verantwortungsvolle Regulierung
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in der Alchemie symbolisierte Schwefel das Prinzip der
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Aktivität des Wandels diese Metapher passt.
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Schwefel ist ein Katalysator für Veränderung in chemischen
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Reaktionen, in biologischen Prozessen, in industriellen
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Anwendungen. Aber Veränderung kann positiv
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oder negativ sein. Es liegt an uns, die Richtung zu
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bestimmen, während du jetzt ruhig atmest.
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Denke daran, dass Schwefel in diesem Moment in deinem Körper
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arbeitet, in jedem Protein mit Diesulfidbrücken.
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In jedem Coenzym, in jedem Antioxidans Schwefel ermöglicht
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die Struktur und Funktion unzähliger Moleküle, die dich am
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Leben erhalten. Gleichzeitig wird Schwefel in
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Fabriken verarbeitet, zu Schwefelsäure umgewandelt, die
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wiederum Dünger produziert, der Pflanzen wachsen lässt, die dich
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ernähren. Der Kreislauf schließt sich, wir
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sind verbunden mit den Elementen.
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Abhängig von ihnen, Teil Ihrer Zyklen.
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Die Erde hat uns Schwefel gegeben, in Vulkanen, in
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Mineralien, in organischer Materie.
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Wir haben gelernt, es zu nutzen, zu transformieren in den Dienst
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unserer Zivilisation zu stellen, aber wir haben auch gelernt,
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dass Nachlässigkeit Konsequenzen hat.
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Saurer Regen war eine Warnung. Die Ozonlöcher, teilweise
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verstärkt durch Schwefelaerosole, waren eine
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weitere. Heute stehen wir vor größeren
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Herausforderungen, Klimawandel, Ressourcenknappheit,
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Umweltverschmutzung, Schwefel ist Teil der Lösung und Teil des
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Problems Schwefelsäure produziert Dünger, der die Welt
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ernährt, aber die Produktion verbraucht Energie, Schwefel in
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Batterien könnte effizientere Energiespeicherung ermöglichen.
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Aber die Ressourcen müssen nachhaltig gewonnen werden.
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Die Wissenschaft des Schwefels lehrt uns, dass nichts isoliert
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existiert, jedes Element, jede Verbindung ist Teil eines
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größeren Systems. Wenn wir dieses System stören,
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gibt es folgen, aber wenn wir es verstehen, können wir klug
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handeln, können wir nachhaltiger leben, können wir eine Balance
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finden, unsere Erde. Reich an Schwefel und allen
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anderen Elementen ist ein geschlossenes System, was wir in
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die Atmosphäre imitieren. Atmen wir ein, was wir in Flüsse
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leiten, trinken wir, was wir in den Boden geben, essen wir.
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Diese Verbundenheit erfordert Verantwortung, erfordert
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Vorausschau, erfordert die Bereitschaft, Kurzzeit, Dätzig
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kurzzeitige Gewinne gegen langfristige Nachhaltigkeit
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abzuwägen. Schwefel, das gelbe Element, hat
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uns viel gelehrt, es hat uns gezeigt, dass wir Umweltprobleme
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lösen können, wenn wir wollen, es hat uns gezeigt, dass Leben
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und Industrie auf denselben Elementen basieren.
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Es hat uns gezeigt, dass wir Teil der Natur sind, nicht
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getrennt von ihr, gute Nacht und möge das Schwefel in deinem
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Körper dich daran erinnern, dass wir aus den Elementen der Erde
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gemacht sind, dass wir von ihr abhängen und dass es unsere
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Pflicht ist, sie zu schützen, für uns, für alle Lebewesen, für
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die kommenden Generationen, die dieselbe Erde bewohnen werden,
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die uns trägt.