Sulfate

Im östlichen Mittelmeerraum und im mittleren Osten war die Verwendung von Gipsmörtel schon vor Jahrtausenden verbreitet. Beispielsweise ist die Verwendung im alten Ägypten im dritten Jahrtausend vor Christus belegt. Wichtige antike Stätten, an denen die Verwendung belegt ist, sind der Alte Palast von Aššur und die Ruinen von Amarna. Auch im Partherreich wurde Gips als Mörtel verwendet, um Gewölbe zu bauen. Von der Zeit des Römischen Reichs bis ins 19. Jahrhundert war Kalkmörtel bei weitem am wichtigsten, allerdings wurde auch im Mittelalter zum Teil Gipsmörtel verwendet oder Gips zu Kalkmörtel zugesetzt, damit dieser schneller bindet, beispielsweise in Frankreich.[1]

In der Bronzezeit wurde Gips-Alabaster im Minoischen Kreta viel für dekorative Bauelemente verwendet. Gegen Ende der Bronzezeit wurde Gips-Alabaster aus kretischen Steinbrüchen auch anderswo verwendet, beispielsweise für Bänke in Mykene und als Bodenfliesen in Gebäuden in den Ruinen von Akrotiri auf Santorini.[2] Alabaster ist leicht zu bearbeiten und war im Mittelalter und in der Neuzeit ein verbreitetes und beliebtes Material für Skulpturen und Monumente. Alabaster wurde vor allem in Zentralengland, in Nordspanien und den Französischen Alpen abgebaut und über weite Strecken gehandelt. Im Jahre 1550 wurden religiöse Skulpturen in England verboten (siehe Reformatorischer Bildersturm) und im großen Stil nach Frankreich verbracht.[3]

Alaun (Kaliumaluminiumsulfat) war schon in der Antike in Rom und Griechenland bekannt und wurde früher als Beize in der Wollfärberei und als Gerbstoff genutzt. Während des gesamten Mittelalters war es ein wichtiges Industrieprodukt. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts wurde es nach und nach durch andere Verbindungen ersetzt, insbesondere durch Aluminiumsulfat, sodass es heute kaum noch Bedeutung hat.[4]

Die medizinische Verwendung von Gips in der Behandlung von Knochenbrüchen begann Anfang des 19. Jahrhunderts. Damals wurden hierzu Holzkästen verwendet, die mit gegossenem Gips aufgefüllt wurden. Diese Technik war zu der Zeit in Europa verbreitet aber unpraktisch, da die Gipskonstruktionen sehr schwer waren, was ein Verlassen des Krankenbetts damit weitgehend unmöglich machte. Mit Gips fixierte Bandagen für Gipsverbände kamen erst Mitte des 19. Jahrhunderts auf und wurden noch längere Zeit in Krankenhäusern frisch hergestellt. Erst in den 1930er-Jahren wurden gebrauchsfertige Gipsbandagen kommerziell verfügbar.[5] Dimethylsulfat und Diethylsulfat wurden zuerst 1835 von Eugène-Melchior Péligot und Jean-Baptiste Dumas durch Destillation von Methanol bzw. Ethanol mit Schwefelsäure hergestellt. Um 1900 begann in Lyon die industrielle Herstellung aus Schwefeltrioxid und Dimethylether.[6] Die Verwendung von Calciumsulfat in Zement wird seit Ende des 19. Jahrhunderts erforscht, seit etwa 1930 wird es verbreitet eingesetzt.[7]

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 pK_S-Wert des Hydrogensulfat-Ions liegt bei 1,89.

Löst man ein Hydrogensulfatsalz 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 (pK_S = 4,76). Aufgrund dieser Eigenschaften können Hydrogensulfate auch in Pufferlösungen verwendet werden. Der Pufferbereich liegt im stark sauren Bereich.

	Gleichgewichtsreaktionen	Gleichgewichtskonstante bei 25 °C
(1)	${\displaystyle \mathrm {H_{2}SO_{4}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ HSO_{4}^{-}+H_{3}O^{+}} }$	${\displaystyle K_{a1}=\mathrm {\frac {[HSO_{4}^{-}][H_{3}O^{+}]}{[H_{2}SO_{4}]}} \simeq 1\times 10^{3}}$
(2)	${\displaystyle \mathrm {HSO_{4}^{-}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ SO_{4}^{2-}+H_{3}O^{+}} }$	${\displaystyle K_{a2}=\mathrm {\frac {[SO_{4}^{2-}][H_{3}O^{+}]}{[HSO_{4}^{-}]}} \simeq 1{,}3\times 10^{-2}}$

Die Salze der zweiprotonigen Schwefelsäure (H₂SO₄) lassen sich in Sulfate und Hydrogensulfate einteilen (auch als primäre und sekundäre Sulfate bezeichnet). Bei einwertigen Kationen M^I gelten die Summenformeln M^IHSO₄ und M^I₂SO₄.[13] Alaune sind Doppelsalze aus ein- und dreiwertigen Kationen mit der allgemeinen Summenformel M^IM^III(SO₄)₂ · 12 H₂O.[13] Als Vitriole werden die Sulfate zweiwertiger Nebengruppen-Metalle (Kupfervitriol, Eisenvitriol etc.) sowie des Magnesiums bezeichnet, die vier bis sieben Moleküle Kristallwasser enthalten.[14]

Auch die Ester der Schwefelsäure werden als Sulfate bezeichnet. Dazu gehören einerseits die Diester, bei denen zwei Moleküle eines Alkohols mit der Säure verestert sind, RO-SO₂-OR. Andererseits auch die Monoester RO-SO₂-OH und deren Salze RO-SO₃-M^I.[13]

Sulfatgruppen können in Komplexen als Liganden auftreten. Die Liganden werden in diesem 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.

Die meisten Sulfate sind in Wasser löslich. Ausnahmen bilden die wenig oder schwerlöslichen Sulfate der Erdalkalimetalle Calciumsulfat, Strontiumsulfat, Bariumsulfat und Radiumsulfat sowie Blei(II)-sulfat. Das Radiumsulfat ist dabei das schwerlöslichste bekannte Sulfat.[15]

Besonders die Alkali- und Erdalkalisulfate sind thermisch äußerst stabil. Sulfate dreiwertiger Metallkationen zersetzen sich in der Wärme zu den entsprechenden Oxiden und Schwefeltrioxid:

${\displaystyle \mathrm {M_{2}^{III}(SO_{4})_{3}\ \longrightarrow \ M_{2}^{III}O_{3}\ +\ 3\ SO_{3}} }$

Hydrogensulfate sind als Salze der Alkalimetalle bekannt. Sie sind löslich in Wasser. Beim Erhitzen dieser Salze bilden sich Disulfate, Salze der Dischwefelsäure.

Synthetischer Chrom-Alaun-Einkristall in Form eines Oktaeders. Seitenansicht auf die Dreiecksflächen. Entlang der Oktaederkanten sind Rhombendodekaederflächen angedeutet.

Chalkanthit-Kristall (CuSO₄ · 5 H₂O, Kupfervitriol)

Weitere Beispiele:

• Alaune (Kaliumaluminiumsulfat, KAl(SO₄)₂ · 12 H₂O, und andere Verbindungen der Zusammensetzung M^IM^III(SO₄)₂·12 H₂O, wie z. B. Ammoniumeisen(III)-sulfat-Dodecahydrat, NH₄Fe(SO₄)₂ · 12H₂O, oder Chromalaun, KCr(SO₄)₂ · 12 H₂O)
• Aluminit (Al₂[(OH)₄SO₄] · 7 H₂O, ein Mineral)
• Ammoniumeisen(II)-sulfat, Mohr’sches Salz, ein hellgrünes Doppelsalz aus Ammonium- und Eisen(II)-sulfat
• Baryt (Schwerspat, BaSO₄, ein Mineral)
• Blei(II)-sulfat (PbSO₄, bildet sich durch Schwefelsäure-Einwirkung auf den Bleiplatten in Autobatterien, weiß, wasserunlöslich, natürlich Vorkommend als Anglesit)
• Calciumaluminatsulfat (Ca₆Al₂[(OH)₁₂|(SO₄)₃]·26 H₂O, wird als Weißpigment u. a. in Anstrichmitteln genutzt)
• Cobalt(II)-sulfat (CoSO₄ · 7 H₂O, ein Vitriol)
• Eisen(II)-sulfat (FeSO₄, Grünsalz, kristallwasserhaltig auch als Eisenvitriol bezeichnet)
• Kaliumhydrogensulfat (KHSO₄, als saurer Abflussreiniger im Handel)
• Magnesiumsulfat (MgSO₄, kristallwasserhaltig auch als Bittersalz bezeichnet und in Form von Kieserit als Mineral in Evaporiten auftretend)
• Mangan(II)-sulfat (MnSO₄, kristallwasserhaltig auch als Manganvitriol bezeichnet, blassrosa)
• Natriumhydrogensulfat (NaHSO₄)
• Nickelsulfat (NiSO₄, kristallwasserhaltig auch als Nickelvitriol bezeichnet, grün)
• Polyhalit (kristallwasserhaltiges Evaporit-Mineral aus Kalium-, Magnesium- und Calciumsulfat, K₂SO₄ · MgSO₄ · 2 CaSO₄ · 2 H₂O)
• Zinksulfat (ZnSO₄ · 7 H₂O, Zinkvitriol)

Symmetrische Dialkylsulfat bis einschließlich Dihexylsulfat sind Flüssigkeiten mit hohen Siedepunkten. In Wasser sind sie schlecht löslich, in aromatischen Kohlenwasserstoffen und polaren organischen Lösungsmitteln aber gut löslich. Dialkylsulfate sind starke Alkylierungsmittel. Je kleiner der organische Rest, desto reaktiver sind sie. Dimethylsulfat und Diethylsulfat sind ausgesprochen gefährlich. Bei der Exposition gegenüber geringen Konzentrationen Dimethylsulfat treten zunächst nur geringe Symptome auf, jedoch kann es nach stundenlanger Verzögerung zu einem Lungenödem kommen. Durch die Eigenschaften als Alkylierungsmittel wirkt es krebserregend und kann beispielsweise Nasenkrebs verursachen. Es wirkt außerdem durch Methylierung der DNA mutagen. DNA-Basen und damit das Erbgut werden durch Übertragung von Methylgruppen modifiziert, was zu genetischen Defekten führen kann. Durch die langsamere Hydrolyse ist die akute Toxizität von Diethylsulfat geringer als die von Dimethylsulfat, die Symptome sind jedoch ähnlich und können bis zu Lungenödemen reichen.[6]

Sulfat ist eines der häufigsten Anionen in Mineralwasser, neben Chlorid und Hydrogencarbonat.[16] Es ist außerdem das zweithäufigste Anion in Meerwasser mit einem Gehalt von etwa 2,71 g/kg bzw. etwa 2700 ppm.[17][18] Chloridionen kommen mit gut 19 g/kg in deutlich größerer Menge vor, alle weiteren Anionen, darunter beispielsweise Bromid und Carbonat, kommen mit unter 0,2 g/kg in deutlich kleineren Mengen vor.[18] Die Zusammensetzung der Ionen in Salzseen ist sehr variabel und auch saisonal unterschiedlich. In vielen Fällen enthält das Wasser aber erhebliche Mengen Sulfat.[19] Ein Beispiel ist der Große Salzsee in Utah in den USA.[20]

In Lebewesen kommen ebenfalls freie Sulfationen in Lösung vor. Beispielsweise ist Schwefel ein essentielles Element für Pflanzen und liegt überwiegend in Form von Sulfat-Ionen vor, zum Teil zu über 90 %.[21]

Viele Metallsulfate kommen in der Natur in Form von Mineralen vor.

Das mit Abstand häufigste ist Calciumsulfat (CaSO₄), das in mehreren Mineralarten und -varietäten auftritt. Mit Kristallwasseranteil wird es als Gips (CaSO₄·2H₂O) oder Bassanit (CaSO₄·½H₂O) bezeichnet, ohne als Anhydrit. Gips ist das häufigste Sulfatmineral in vielen Vorkommen und enormen Mengen weltweit vorkommt.[22][23] Es ist ein Evaporit-Mineral, entsteht also durch Ausfällung aus wässriger Lösung, wenn diese durch Verdunstung aufkonzentriert wird. Möglich ist dies einerseits bei Meerwasser, andererseits auch in Seen, wenn diese eine hohe Sulfatkonzentration aufweisen.[22] Die drei Minerale können sich in Abhängigkeit der Feuchtigkeit oder der Trockenheit der Umgebung leicht ineinander umwandeln.[24] Wird Gips unter anderem Material begraben, führen erhöhter Druck und erhöhte Temperatur (ab etwa 42 °C) zur Entwässerung und Bildung von Anhydrit. Gelangt der Anhydrit wieder an die Erdoberfläche, wird mit der Zeit Gips zurückgebildet. In vielen Vorkommen treten auch beide Formen gemeinsam auf.[25]

In verschiedenen Weltregionen liegen geeignete Bedingungen für die Neubildung von Gips vor. Ein Beispiel für die Bildung aus Meerwasser ist der Persische Golf; Seen, an denen Gips gebildet wird, sind beispielsweise der Große Salzsee in Utah (USA), die Laguna de Callocanta (Spanien) und der Tschad-See. Besonders alte Gips-Vorkommen liegen in Australien und Nordwestrussland. Geologisch jüngere Vorkommen existieren beispielsweise in Kanada und den USA, in Mitteleuropa (Zechstein) und in den Anden.[22] Im White-Sands-Nationalpark in New Mexico gibt es Sanddünen, die überwiegend, zu etwa 96 %, aus feinen Gipskörnern bestehen.[26] Eine reinweiße und extrem feinkörnige Gipsvariante wird Alabaster genannt, transparente Gips-Einkristalle bilden das Marienglas.[27] In der Mine von Naica in Mexiko kommen riesige Kristalle aus Marienglas vor, die bis zu elf Meter lang und einen Meter dick sind.[28] Sandrosen bestehen aus verwachsenen Gipskristallen und Sandkörnern.[29] In der Atacama-Wüste gibt es größere Vorkommen von Calciumsulfat, die aufgrund der Trockenheit hauptsächlich aus Anhydrit mit einer dünnen Gipsschicht bestehen.[24] Bassanit-Vorkommen sind selten, er wurde aber beispielsweise in der Kalifornischen Wüste, am Vesuv und in Ölsanden aus Zentralasien nachgewiesen,[30] außerdem in der Cioclovina-Höhle in Rumänien.[31] Anhydrit, Bassanit und Gips wurden auch auf dem Mars entdeckt.[32] Beispielsweise wurde in der nördlichen Polarregion Calciumsulfat nachgewiesen, bei dem es sich vermutlich überwiegend um Gips handelt.[33]

Weitere wichtige Sulfatminerale sind Baryt (Schwerspat, BaSO₄), Coelestin (SrSO₄) und Anglesit (PbSO₄).[34] Kaliumsulfat kommt natürlich in Form des Minerals Arcanit vor, beispielsweise in Guano-Ablagerungen und Fumarolen.[35] Es ist eine zweistellige Zahl an Sulfat-Mineralen bekannt, die in und um Salzseen vorkommen. Häufige Vertreter neben Gips sind Blödit (Na₂Mg[SO₄]₂·4 H₂O), Mirabilit (Na₂SO₄·10 H₂O), Thenardit (Na₂SO₄), sowie Epsomit (MgSO₄·7 H₂O) und Hexahydrit (MgSO₄·6 H₂O).[36]

• 
  Anhydrit
• 
  Gips
• 
  Brochantit
• 
  Glauberit
• 
  Arcanit
• 
  Coelestin
• 
  Baryt
• 
  Anglesit

Sulfataerosole, die insbesondere aus Ammoniumsulfat bestehen, haben einen erheblichen Einfluss auf das Klima und können insbesondere vorübergehende Abkühlungen verursachen.[37][38] Sulfataerosole entstehen aus Schwefeldioxid, das im Wesentlichen aus drei Quellen stammt: Industrielle Abgase, Vulkanausbrüche und Oxidation von Dimethylsulfid, das durch Phytoplankton freigesetzt wird. Durch Oxidation des Schwefeldioxids, beispielsweise durch Hydroxylradikale, und Reaktion mit Wasser wird in der Atmosphäre Schwefelsäure gebildet. Schwefelsäure- und Wassermoleküle bilden feine Partikel. Durch Reaktion mit Ammoniak bildet sich schließlich Ammoniumsulfat. Alternativ kann sich Schwefeldioxid auch im Wasser vorhandener Wolken lösen, wo es durch Wasserstoffperoxid oxidiert wird. Auch in diesem Fall bilden sich Schwefelsäure und Ammoniumsulfat, die jedoch sofort in Lösung vorliegen. Die abkühlende Wirkung der Sulfataerosole beruht einerseits auf der Eigenschaft der Partikel, Sonnenlicht zu reflektieren. Andererseits wirken sie auch als Kondensationskeime für die Wolkenbildung und erhöhen die Dichte und die Albedo (die Reflexionsfähigkeit) der Wolken.[39]

Sulfataerosole können zu deutlichen Temperaturabkühlungen führen, allerdings ist der Effekt im Allgemeinen zeitlich und örtlich begrenzt, da die Aerosole nicht besonders lange in der Atmosphäre verbleiben und sich dadurch auch nicht gleichmäßig in der gesamten Atmosphäre verbreiten können.[39] Gemäß einer Studie, die in der Fachzeitschrift Science publiziert wurde, hat die Freisetzung von Schwefeldioxid durch die Industrie in einigen Weltregionen vorübergehend die Klimaerwärmung durch Treibhausgase ausgeglichen, insbesondere in Mitteleuropa und den östlichen Vereinigten Staaten.[40] Speziell bei größeren Vulkanausbrüchen wird das freigesetzte Schwefeldioxid bis in die Stratosphäre getragen, wo die Aerosolpartikel mehrere Jahre verweilen können und dann auch globale Klimaeffekte verursachen. Durch Ablagerungen von Sulfatpartikel können aus der Analyse von Eisbohrkernen Rückschlüsse auf Vulkanausbrüche in der Vergangenheit gezogen werden.[41]

Beispiele für Vulkanausbrüche, die zu einer vorübergehenden Abkühlung des Klimas führten, sind der Ausbruch des Krakatau 1883 und der Ausbruch des Pinatubo 1991.[39] Die durch den Ausbruch des Pinatubo 1991 freigesetzte Menge an Schwefeldioxid betrug etwa 20 Millionen Tonnen. Die globale Durchschnittstemperatur war 1992 etwa 0,4 °C kälter als erwartet und 1993 etwa 0,1 °C.[42] Der Ausbruch des Tambora 1815 setzte etwa 60 bis 80 Millionen Tonnen Schwefeldioxid frei und führten in vielen Regionen, vor allem auch in Europa zu deutlichen klimatischen Abkühlungen in den folgenden Jahren, inklusive dem sogenannten Jahr ohne Sommer 1816.[43] In den Jahren 536 und 540 fanden vermutlich zwei Vulkanausbrüche statt, die etwa 30 bzw. 50 Millionen Tonnen Schwefeldioxid freisetzten. Die dadurch erzeugten Sulfat-Aerosole führten zu einer deutlichen Abschwächung der Sonneneinstrahlung und zu einer vorübergehenden Verringerung der weltweiten durchschnittlichen Temperatur um mehrere Grad. Das Jahr 536 war das durchschnittlich kälteste in den vergangenen zwei Jahrtausenden und das darauf folgende Jahrzehnt ebenfalls das kälteste der vergangenen zwei Jahrtausende.[44]

Sulfatierte Naturstoffe kommen in diversen Meerestieren vor. Seegurken der Familie Holothuriidae verfügen über Giftstoffe, die als Holothurine bezeichnet werden. Diese sind auf der Körperoberfläche und in den Cuvierschen Schläuchen vorhanden, die der Verteidigung dienen, werden aber auch ins Wasser abgesondert und sind tödlich giftig für Fische, wodurch die Seegurken gut gegen Fressfeinde geschützt sind.[45] Die Holothurine sind Triterpenglycoside mit verschiedenen biologischen Aktivitäten und Funktionen. Sie dienen unter anderem zur Verteidigung gegen Fressfeinde und als biologische Regulatoren, um die Reifung von Eizellen zu synchronisieren. Sie können Zellmembranen schädigen, worauf die hämolytische und fungizide Wirkung der Holothurine beruht.[46] Das Holothurin A verursacht eine irreversible Blockade neuromuskulärer Synapsen. Die negative Ladung durch die Sulfatgruppe ist ein wichtiges Element für die biologische Aktivität der Verbindung. Eine Studie an Mäusen zeigte für ein desulfatiertes Analogon bei gleicher Konzentration eine zehnfach schwächere Wirkung, die zudem teilweise reversibel war.[47] Auch für die membranschädigende Wirkung ist das Sulfat wichtig.[46] Holothurin A kommt in Actinopyga agassizi vor.[48] Das verwandte Holothurin A₂ kommt in Holothuria edulis vor.[49]

Biominerale sind mineralische Verbindungen, die von Lebewesen gebildet werden und verschiedene Funktionen erfüllen, beispielsweise als Skelett oder Sinnesorgan. Verschiedene Sulfat-Minerale kommen in Lebewesen vor, vor allem in solchen, die im Meer leben.[50] Die einzelligen Acantharia besitzen ein Skelett, das aus zehn oder zwanzig Skleriten (Skelett-Segmenten) besteht. Bei den Skleriten handelt es sich jeweils um Einkristalle aus Coelestin (Strontiumsulfat).[51] Sulfatminerale, insbesondere Bassanit (CaSO₄ · ½ H₂O), kommen als Biominerale in sogenannten Statolithen vor. Dabei handelt es sich um kleine Steine bzw. Kristalle, die der Wahrnehmung der Schwerkraft dienen.[52] Die Schirmquallen und Würfelquallen werden in das Taxon Rhopaliophora zusammengruppiert und besitzen beide Statolithen aus Calciumsulfat, während die Hydrozoen Statolithen aus Calciummagnesiumphosphat besitzen.[53] Statolithen aus Bassanit kommen bei verschiedenen Arten der Schirmquallen vor.[54] Beispielsweise wurden Statolithen der Kronenqualle röntgendiffraktometrisch mittels Synchrotronstrahlung untersucht. Es handelt um Bassanit-Einkristalle mit einer Länge von etwa 60 μm und einem Durchmesser von etwa 15 μm.[55] Auch Statolithen einer Würfelqualle der Gattung Carbybdea wurde mittels Röntgendiffraktometrie untersucht. Auch hierbei handelte es sich ebenfalls um Bassanit, allerdings in Form eines Clusters anstatt in Form von Einkristallen.[53] Bassanit wird normalerweise leicht zu Gips hydratisiert, was aber durch Einbettung in Membranen verhindert wird. Mit einer etwa 32 % höheren Dichte gegenüber Gips ist Bassanit zum Zweck der Gravitationswahrnehmung vorteilhaft.[55][56] Sulfat kann auch in geringen Mengen in Muschelschalen mit eingebaut werden, die überwiegend aus Aragonit (Calciumcarbonat) bestehen. Bei der Riesenmuschel-Art Hippopus hippopus wurden in der Schale Sulfat-Anteile bis über 0,1 % nachgewiesen.[57]

Glucosinolate sind pflanzliche Sekundärmetaboliten, die von den Aminosäuren ableiten und eine Sulfatgruppe tragen. Sie kommen in der Ordnung der Brassicales vor, insbesondere in der Familie der Kreuzblütler (Brassicaceae). Glucosinolate sind eine wichtige Stoffgruppe, die einerseits der Verteidigung (z. B. gegen Insekten) dient, andererseits aber auch für den charakteristischen Geschmack vieler Speisepflanzen aus der Familie verantwortlich ist.[58][59] Zu diesen Speisepflanzen gehören veile Kreuzblütler wie Weiß- und Rotkohl, Brokkoli, Grünkohl, Blumenkohl, Rosenkohl, Pak Choi, Raps, sowie Gartenkresse und Brunnenkresse, aber auch Senf und Meerrettich, für deren Schärfe die aus den Glucosinolaten entstehenden Isothiocyanate verantwortlich sind. Zu den Speisepflanzen aus anderen Familien der Ordnung Brassicales, die ebenfalls Glucosinolate enthalten, gehören beispielsweise Kapern und Papaya.[59][60] In vielen Brassicales machen die Glucosinolate einen Anteil am Trockengewicht der Pflanzen um 1 % aus.[59] Stand 2018 waren knapp 90 verschiedene Glucosinolate bekannt, die vollständig und eindeutig charakterisiert waren.[61]

Die variable Seitenkette wird in der Biosynthese als erstes aufgebaut und jeweils durch eine Aminosäure bestimmt, die Ausgangspunkt der Biosynthese ist, beispielsweise Alanin, Leucin, Isoleucin, Valin, Phenylalanin, Tyrosin und besonders häufig Methionin oder Tryptophan.[58][60] Direkter Vorläufer ist aber oft eine kettenverlängerte Aminosäure, beispielsweise Homomethionin oder Homophenylalanin. Der Strukturteil der allen Glucosinolaten gemeinsam ist, ist ein Thiohydroxyiminoester, der am S-Atom zusätzlich eine Glucoseeinheit trägt und am O-Atom eine Sulfat-Einheit.[62] Dieser gleichbleibende Teil wird in der Biosynthese nach dem Vorläufer der Seitenkette aufgebaut. Intermediate sind dabei ein Oxim und eine Thiohydroxyiminosäure. Das Schwefelatom wird die Aminosäure Cystein zur Verfügung gestellt. Die letzten beiden Schritte der Biosynthese sind die Glycosylierung (Einführung der Glucose-Einheit) und die Sulfatierung (Einführung der Sulfat-Einheit).[60]

In den Brassicaceae liegt ein nennenswerter Teil des vorhandenen Schwefels in Form von Glucosinolaten vor. Der Gehalt an Schwefel ist in dieser Pflanzenfamilie höher als in anderen Pflanzen und sie benötigen für ein gesundes Wachstum eine erhöhte Zufuhr im Vergleich zu anderen Pflanzen. Die Menge an biosynthetisierten Glucosinolaten hängt auch mit der verfügbaren Konzentration an Schwefel im Boden zusammen. Zum Teil kommen im Wurzelbereich von Kreuzblütlern symbiotische Mikroorganismen vor, die elementaren Schwefel oxidieren und als Sulfat verfügbar machen können.[63]

Die Glucosinolate selbst sind biologisch kaum aktiv.[64] Wird die Pflanze jedoch beschädigt, kommen die Glucosinolate in Kontakt mit dem separat vorliegenden Enzym Myrosinase, das den Abbau der Verbindungen katalysiert, wobei die eigentlich wirksamen Stoffe, insbesondere Nitrile und Isothiocyanate, freigesetzt werden.[58][64] Der Abbau beginnt durch die Deglycosylierung, also die Entfernung der Glucose-Einheit, durch die Myrosinase. Dadurch wird das jeweilige Molekül instabil und zerfällt im Allgemeinen durch intramolekulare Eliminierung von Sulfat, wobei ein Isothiocyanat entsteht.[62][64] Die Sulfatgruppe ist als Strukturelement notwendig, damit die Glucosinolate durch Myrosinase abgebaut werden können, Glucosinolat-Derivate ohne Sulfatgruppe werden durch das Enzym nicht erkannt.[64] In bestimmten Fällen werden statt Isothiocyanaten entweder Nitrile oder Thiocyanate freigesetzt.[62]

Glucosinolate dienen der Verteidigung. Ihre Abbauprodukte (insbesondere Isothiocyanate) wirken abschreckend, wachstumshemmend oder sogar giftig auf viele Fressfeinde und Pathogene der Pflanzen, inklusive Säugetiere, Vögel, Insekten, Mollusken, Bakterien und Pilze.[60][62] Für bestimmte Insekten, die auf glucosinolat-haltige Pflanzen als Nahrungsquelle oder für die Eiablage spezialisiert sind, dienen Glucosinolate und ihre Abbauprodukte als Kairomone (chemische Erkennungsmerkmale) um Wirtspflanzen zu finden. Einige Insekten können sogar Glucosinolate sequestrieren, also aufnehmen und einlagern, die ihnen als Abwehr gegen Vögel und Eidechsen dienen. Beispiele sind die Harlekinwanze (Murgantia histrionica) und die Kohlblattlaus (Brevicoryne brassicae). Letztere verfügt über eine eigene Myrosinase zur Aktivierung von Glucosinolaten.[60] Auch gibt es Pilze und Insekten, die durch entsprechende Anpassungen die Verteidigung umgehen können.[62] Die Kohlmotte ist beispielsweise auf Kreuzblütler als Nahrungspflanzen spezialisiert und verfügt über einen Mechanismus zur Inaktivierung der Glucosinolat-Verteidigung dieser Pflanzen durch Entfernung der Sulfatgruppen mittels der Glucosinolat-Sulfatase, was eine Freisetzung von Giftstoffen durch die Myrosinase verhindert.[64]

Sulfate von Flavonoiden sind bei Bedecktsamigen Pflanzen weit verbreitet und kommen in mindestens 250 Arten aus 32 Familien vor, beispielsweise in den Familien der Korbblütler (Asteraceae), der Süßgräser (Gramineae) und der Palmengewächse (Palmae). Schon 1988 waren über 100 Vertreter der Gruppe bekannt, darunter besonders viele, die sich von dem Flavonol Quercetin oder den Flavonen Apigenin und Luteolin ableiten. Die Verbindungen liegen natürlicherweise als Kalium-, Natrium- oder Calciumsalz vor.[65] Beispielsweise enthält Flaveria bidentis (Tageteae) enthält viele Flavonoid-Sulfate, unter anderem Derivate von Quercetin und Isorhamnetin mit einer bis vier Sulfatgruppen.[66] Die Biosynthese von Flavonoidsulfaten in Flaveria chloraefolia wurde detailliert untersucht. Die Art enthält Sulfotransferasen, die Flavonole an spezifischen Positionen sulfatieren können. So werden sie zunächst durch eine Sulfotransferase in Position 3 sulfatiert, wodurch beispielsweise Quercetin zu Quercetin-3-O-sulfat umgesetzt wird. Flavonol-3-sulfate werden durch andere Enzyme in weiteren spezifischen Positionen sulfatiert zu Flavonol-3,3‘- und Flavonol-3,4‘-sulfaten.[67]

In den Korbblütlern, insbesondere in der Unterfamilie Cichorioideae, kommen verschiedene sulfatierte Sesquiterpenlactone vor. Dazu gehören die Sulfoscorzonine in Scorzonera divaricata (Gattung Schwarzwurzeln),[68] sowie Derivate des Lactucins im Milchsaft des Gartensalats, beispielsweise 15-Deoxylactucin-8-sulfat.[69] Baryt zur Gravitationswahrnehmung kommt in Algen der Gattung Chara vor.[70] Neben den Vorkommen in Meereslebewesen wurden auch im Holz des Zahnbürstenbaums Bassanit-Kristalle nachgewiesen.[71]

Im Großen Salzsee in Utah in den USA wurden in anoxischen (sauerstofffreien) Bereichen Bakterien nachgewiesen, die Sulfat reduzieren, zum Beispiel aus der Gattung Desulfohalobium.[20] Diese Bakterien verwenden Sulfat und Thiosulfat als Elektronenakzeptor zur Energiegewinnung.[72]

Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäureestern sind bekannt. Die direkte Veresterung von Alkoholen mit Schwefelsäure ist von eher geringer Bedeutung. Weitverbreitet ist sind Umsetzungen mit Schwefeltrioxid, entweder direkt oder in Form von verschiedenen Komplexen, deren Handhabung einfacher ist und deren Reaktivität je nach Anforderungen eingestellt werden kann. Die Größe der Sulfatgruppe ist vergleichbar mit der der tert-Butylgruppe, hat also einen großen Raumbedarf, sodass die sterischen Verhältnisse im Molekül einen erheblichen Einfluss darauf haben, wie leicht sich eine Sulfatgruppe einführen lässt.[83]

Die Umsetzung von Chlorsulfonsäure mit Alkoholen ergibt Monoester der Schwefelsäure. Werden diese über Natriumsulfat destilliert, werden Dialkylsulfate erhalten. Dieses Verfahren dient beispielsweise zur Herstellung von Diethylsulfat.[6]

Die direkte Veresterung von Alkoholen mit Schwefelsäure ist möglich, ergibt aber je nach Edukt oft schlechte Ausbeuten. Einige Edukte, beispielsweise Cellulose lassen sich aber gut mit Schwefelsäure verestern.[84] Schwefelsäure kann durch Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) aktiviert werden, was ebenfalls eine Veresterung möglich macht.[85] Die Aktivierung mit DCC ermöglicht die Veresterung von Alkylalkoholen aber auch Phenolen und Oximen in guten Ausbeuten. Nachteilig ist hierbei, dass oft ein großer Überschuss an DCC eingesetzt werden muss, sodass anschließend auch eine große Menge des Nebenprodukts Dicyclohexylharnstoff abgetrennt werden müssen. Die Veresterung mit Aktivierung durch DCC wurde zum Beispiel für die Sulfatierung von Kohlenhydraten eingesetzt.[84] Säureempfindliche Edukte können nicht direkt mit Schwefelsäure verestert werden.[85]

Das Reaktionsverhalten bei der Veresterung mit Schwefelsäure/DCC in Dimethylformamid als Lösungsmittel hängt von der Konzentration der Lösung ab. Wird in vergleichsweise verdünnter Lösung, also mit viel Lösungsmittel gearbeitet, werden nur aliphatische Hydroxylgruppen verestert. In konzentrierter Lösung, also mit wenig Lösungsmittel reagieren auch phenolische Hydroxylggruppen. Dies ermöglicht in einigen Fällen die selektive Sulfatierung einer von mehreren Hydroxylgruppen, beispielsweise bei Estradiol.[86] Allerdings führt die Veresterung in konzentrierterer Lösung in vielen Fällen zu besseren Ergebnissen. Bei 1-Octanol, 1-Tetradecanol und Cyclohexanol werden so bessere Ausbeuten erzielt. Phenol wird in eher verdünnter Lösung sogar kaum bis gar nicht umgesetzt.[87]

Dimethylsulfat kann aus Dimethylether und Schwefeltrioxid (SO₃) hergestellt werden, die Reaktion ergibt Dimethylsulfat in guter Ausbeute und Reinheit.[6][83] Analoge Reaktionen für Schwefelsäureester mit längeren Alkylketten funktionieren oft schlecht, da solche Alkylgruppen bei der Reaktion oxidiert werden.[6]

Ein wichtiges Verfahren zur Veresterung von Alkoholen zu Sulfaten ist deren Umsetzung mit Schwefeltrioxid, oft in Form eines Komplexes, beispielsweise mit Dioxan. Verschiedene Alkohole können durch direkte Reaktion mit Schwefeltrioxid verestert werden. Beispielsweise ergibt die Reaktion von Methanol mit gasförmigem SO₃ oder mit SO₃ in Tetrachlormethan das Monomethylsulfat. Destillation von Monomethylsulfat ergibt Dimethylsulfat. Diese Methode wurde historisch für die kommerzielle Gewinnung von Dimethylsulfat eingesetzt. Auch Fettalkohole wie 1-Dodecanol oder 1-Tetradecanol können durch Schwefeltrioxid, entweder gasförmig oder gelöst in Schwefeldioxid, sulfatiert werden. Reines Schwefeltrioxid ist allerdings hochreaktiv und schwierig in der Handhabung, da es leicht polymerisiert, was oft zu schlecht reproduzierbaren Resultaten führt. Als Lewis-Säure, kann Schwefeltrioxid mit einer Lewis-Base einen Elektronen-Donor-Akzeptor-Komplex bilden. Die Koordinierung an das Schwefeltrioxid erfolgt dabei über ein freies Elektronenpaar der Base. Der Einsatz als Komplex ermöglicht eine einfachere Handhabung und eine Einstellung der Reaktivität.[83] Schwefeltrioxid bildet so vergleichsweise stabile Komplexe, die als Feststoffe vorliegen, u. a. mit Pyridin, Trimethylamin, Triethylamin und Dimethylformamid.[84]

Vergleichsweise starke Basen wie Trimethylamin oder Triethylamin führen zu einer geringeren Reaktivität, schwächere Basen wie Pyridin zu einer höheren Reaktivität, obwohl diese immer noch deutlich geringer ist als bei freiem Schwefeltrioxid. Schwefeltrioxid-Pyridin ist eine stabile Verbindung, die auch kommerziell erhältlich ist, und eignet sich zur Sulfatierung von Alkoholen, inklusive Sterolen und Kohlenhydraten. Eine Isolierung ist aber nicht immer nötig, beispielsweise kann auch ein Reagenz für die Herstellung von Sulfaten zubereitet werden, indem Chlorsulfonsäure in einen Überschuss an Pyridin gegeben wird. Schwefeltrioxid-Dioxan ist ein deutlich reaktiveres Mittel zur Herstellung von Sulfaten als der Pyridin-Komplex und ist auch deutlich weniger stabil, sodass es vor der Verwendung im Allgemeinen frisch zubereitet wird. Schwefeltrioxid-Trimethylamin und Schwefeltrioxid-Triethylamin weisen ähnliche Eigenschaften auf: Sie sind sehr milde Sulfatierungsmittel und können – im Gegensatz zum Pyridinkomplex – auch in wässriger Lösung eingesetzt werden. Der Triethylaminkomplex ist dabei etwas reaktiver. Auch andere Basen wurden schon in SO₃-Komplexen eingesetzt, beispielsweise Dimethylanilin und Dimethylformamid.[83] Bei der Reaktion mit einem Schwefeltrioxid-Aminkomplex wird das Produkt als Ammoniumsalz erhalten, wobei die Stickstoffbase aus dem Komplex das Kation liefert. Eine wichtige Frage bei der Auswahl eines Komplexes bzw. einer Base ist also auch, wie stabil das Produktsalz mit dem entsprechenden Kation ist und wie gut es sich aufreinigen lässt.[84]

Schwefeltrioxid-Dioxan eignet sich zur Sulfatierung vieler Alkohole, wobei die Reaktion oft quantitativ (vollständig) ist. Zu den Alkoholen, die derart umgesetzt werden können, gehören primäre Alkohole wie Ethanol, 1-Butanol und Benzylalkohol, sekundäre wie Cyclohexanol und Borneol, tertiäre wie tert-Butanol und Kohlenhydrate wie Glucose und Galactose. Sterole wie Cholesterol und Ergosterol lassen sich gut mittels Schwefeltrioxid-Pyridin sulfatieren.[83] Die Komplexe mit Trimethylamin und Triethylamin eignen sich für die Sulfatierung aliphatischer Alkohole inkl. Sterole und Kohlenhydrate.[84] Beispielsweise wurde eine große Zahl an Sterolen erfolgreich mit Schwefeltrioxid-Triethylamin in die entsprechenden Sulfate umgewandelt.[88] Letzteres wurde auch für die Herstellung von Quercetin-Sulfaten verwendet, wobei aber ein Gemisch verschiedener Verbindungen erhalten wurde.[89] Quercetin-3’-O-sulfat wurde gezielt durch Einsatz von Schwefeltrioxid-Dimethylformamid synthetisiert, nachdem die verschiedenen Hydroxyl-Gruppen zum Teil als Benzylether geschütz waren.[90] Schwefeltrioxid-Dimethylformamid eignet sich auch zur Sulfatierung von Tyrosin-Einheiten in Peptiden.[91] Die vollständige Sulfatierung kleiner Moleküle mit mehreren Hydroxygruppen ist im Allgemeinen schwierig wegen des geringen Abstands der negativen Sulfatgruppen. Solche Reaktionen sind jedoch möglich durch Verwendung von Schwefeltrioxid-Pyridin oder Schwefeltrioxid-Trimethylamin unter Einwirkung von Mikrowellen.[92]

Durch Reaktion eines Alkohols oder Phenols mit Ethylchlorsulfit wird ein gemischtes Sulfit gebildet. Dieses kann mit Ruthenium(III)-chlorid und Natriumperiodat zum Sulfat oxidiert werden und die Ethylgruppe mit Natriumiodid abgespalten werden.[84]

Verschiedene Sulfatminerale sind industriell relevante Erze. So ist Baryt (Bariumsulfat) das wichtigste Bariumerz. Es dient als Ausgangsstoff für die Herstellung anderer Bariumverbindungen, wobei es in der Regel zunächst zu Bariumsulfid reduziert wird.[74] Coelestin (Strontiumsulfat) ist neben Strontianit (Strontiumcarbonat) eines von zwei industriell relevanten Strontiumerzen. Coelestin wird im Allgemeinen zunächst zu Strontiumcarbonat umgesetzt, aus dem die meisten anderen Strontiumverbindungen hergestellt werden.[93] Das wichtigste Bleierz ist Galenit (Bleisulfid), die Lagerstätten enthalten aber oft auch durch Oxidation entstandenes Anglesit (Bleisulfat), das beim Abbau mit verwertet wird.[75]

Aluminiumsulfat ist nach Aluminiumoxid die zweitwichtigste Aluminiumverbindung in der Industrie und wird als Ausgangsstoff zur Herstellung der meisten anderen Aluminiumverbindungen verwendet.[4] Auch viele andere Sulfate sind Intermediate in der Herstellung anderer Verbindungen aus den Erzen, beispielsweise Magnesiumsulfat,[78] Nickelsulfat[79] und Kaliumsulfat.[80] Mangansulfat dient beispielsweise zur Herstellung von elementarem Mangan sowie von Manganlinolat und verwandten Verbindungen, die als Sikkative eingesetzt werden.[78]

Titanylsulfat ist ein Intermediat bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfat-Prozess. Hierbei wird das Titanerz Ilmenit mit Schwefelsäure zu Titanylsulfat umgesetzt, dieses hydrolysiert und dann bei etwa 950 °C kalziniert.[94] Bei der Gewinnung von Seltenerdmetallen aus Erzen wird Schwefelsäure zum Aufschluss eingesetzt, wodurch Sulfate als Intermediate entstehen.[80]

Die mengenmäßig wichtigste Verwendung von Bariumsulfat ist in Bohrflüssigkeit in der Erdölgewinnung.[74] Das Bariumsulfat erhöht die Dichte der Flüssigkeit, die unter anderem dazu dient, Gesteinsmaterial aus dem Bohrloch auszuschwemmen und die Bohrvorrichtung zu kühlen.[95]

Dialkylsulfate eignen sich als Alkylierungsmittel, zum Beispiel für die Umsetzung von Carbonsäuren zu deren Alkylestern oder von Aminen zu quartären Ammoniumverbindungen. Industriell ist Dimethylsulfat die mit Abstand wichtigste Verbindung aus der Gruppe der Dialkylsulfate, lediglich Diethylsulfat hat ebenfalls eine gewisse (wenn auch geringe) Bedeutung. Dimethylsulfat wird beispielsweise zur Herstellung von Methylsalicylat aus Salicylsäure verwendet sowie zur Umsetzung von Kaliumiodid zu Methyliodid. Diethylsulfat eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Ethylestern von Fettsäuren, die als Weichmacher verwendet werden.[6]

Sulfate spielen eine enorme Rolle im Bauwesen. Calciumsulfate sind in Zement enthalten, insbesondere in Form von Gips (Dihydrat), der je nach Grad der Erhitzung bei der Produktion auch zu Calciumsulfat-Hemihydrat oder Anhydrit (ohne Kristallwasser) entwässert wird. Das Calciumsulfat verbessert die Abbindeeigenschaften des Zements, der sonst zu schnell fest wird, was eine praktische Verarbeitung verhindert.[7][96] Die langsamere Aushärtung beruht auf der Bildung von Ettringit in der angerührten Zementmischung.[96] Der Einsatz als Reaktionsverzögerer in Zement macht einen erheblichen Anteil des weltweit gewonnenen Gipses aus.[73]

Gips wird außerdem zum Verputzen von Wänden sowie in Form fertiger Platten verwendet.[22][73] Wichtig für die Verwendung im Baustoffbereich ist, dass Calciumsulfat einerseits leicht durch Erhitzung dehydriert werden kann, dass die Hydrate durch Anmischen mit Wasser aber andererseits leicht wieder zurückgebildet werden.[73] Gipskartonplatten bestehen hauptsächlich aus gehärtetem Gips, der zwischen zwei Schichten Papier zusammengehalten wird.[97] Weitere Verwendungen sind Fertigbauelemente und Deckenplatten. Gips als Baumaterial hat verschiedene vorteilhafte Eigenschaften wie vergleichsweise geringes Gewicht, brandhemmende Eigenschaften (durch das enthaltene Kristallwasser) und schallisolierende Eigenschaften.[22] Baryt (Bariumsulfat) ist Bestandteil von Schwerbeton, der zur Abschirmung von Strahlung eingesetzt wird, beispielsweise in Atomkraftwerken und medizinischen Einrichtungen, aber auch in Betongewichten.[73][98]

Verschiedene Sulfatsalze werden medizinisch genutzt. Das meistgenutzte Präparat zur Supplementierung von Eisen bei Eisenmangelanämie ist Eisen(II)-sulfat. Eisenmangelanämie ist eine verbreitete Mangelerkrankung, insbesondere bei Kindern, und tritt auf, wenn über die Ernährung zu wenig Eisen aufgenommen wird.[99] Bariumsulfat ist ein wichtiges Kontrastmittel für die Computertomographie des Gastrointestinaltrakts.[100] Lithiumsulfat wird gelegentlich in der Lithiumtherapie genutzt, beispielsweise bei bipolaren Störungen. Gegenüber dem hauptsächlich genutzten Lihtiumcarbonat hat es jedoch nur untergeordnete Bedeutung.[101][102]

Gips wird für Gipsverbände zur Behandlung von Knochenbrüchen verwendet. Er ist billig, einfach in der Anwendung, wird beim Trocknen porös, verhindert also eine Ansammlung von Feuchtigkeit darunter, und ist für Röntgenstrahlung durchlässig, was eine Untersuchung von Knochen unter dem Gips ermöglicht. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Gipsverbände auch heute noch verbreitet in Gebrauch.[5]

Sulfatgruppen sind in verschiedenen Wirkstoffen aus der Gruppe der β-Lactamase-Inhibitoren enthalten, die zusammen mit β-Lactam-Antibiotika eingesetzt werden. β-Lactam-Antibiotika stören die Peptidoglycansynthese in Bakterien, was zu instabilen Zellwänden und schließlich zum Absterben der Zellen führt.[103] Antibiotika-Resistenzen gegen diese Wirkstoffe sind allerdings weit verbreitet. Ein Mechanismus, der eine solche Resistenz verursacht, ist die Bildung von β-Lactamasen durch die Bakterien. Dabei handelt es sich um Enzyme, die die Amidbindung in den β-Lactam-Molekülen spalten und die Antibiotika somit wirkungslos machen können. Dies kann durch den zusätzlichen Einsatz eines β-Lactamase-Inhibitors verhindert werden.[104] Der erste solche Wirkstoff, der zum Einsatz kam, ist das Avibactam.[105] Das Kombinationspräparat mit dem Antibiotikum Ceftazidim wurde im Februar 2015 in den USA zugelassen. Die Kombination kommt gegen verschiedene antibiotikaresistente Pathogene zum Einsatz, beispielsweise entsprechende Stämme von Pseudomonas aeruginosa.[106] Avibactam ist ein kovalanter Inhibitor für verschiedene β-Lactamasen, der mittels seinem C7-Carbonyl als Carbamat an ein Serin im aktiven Zentrum bindet. Die Verbindung hat strukturelle Ähnlichkeit zum Ceftazidim, mit dem zusammen sie eingesetzt wird. Die Sulfatgruppe des Avibactams mit seiner negativen Ladung entspricht dabei der Carboxylatgruppe des Ceftazidims. Durch die Hemmung der β-Lactamase wird ein Abbau des eigentlich wirksamen Antibiotikums verhindert. Die Kombination Ceftazidim-Avibactam wirkt so auch gegen Bakterien, die β-Lactamasen produzieren und durch Ceftazidim allein nicht abgetötet werden.[103] Durlobactam ist eine mit Avibactam strukturell eng verwandte Verbindung, die ähnlich verwendet wird. Ein Kombinationspräparat mit Sulbactam wurde im Mai 2023 in den USA zugelassen und wird für die Behandlung bestimmter β-lactamresistenter Bakterien verwendet, insbesondere resistenter Stämme von Acinetobacter baumannii, das in Bezug auf Antibiotika-Resistenzen zu den problematischsten Pathogenen gehört.[105]

Sucralfat ist ein Komplex aus Aluminiumhydroxid und sulfatierter Saccharose und wird in verschiedenen Ländern bei Krankheitsbildern eingesetzt, die mit Magengeschwüren einhergehen. Sucralfat wird kaum resorbiert und bildet eine Schutzschicht, wodurch eine Heilung befördert wird.[107]

Ammoniumsulfat und das Doppelsalz Ammoniumsulfatnitrat werden als Düngemittel verwendet,[108] ebenso Magnesiumsulfat und das Mineral Kieserit.[75] Auf mangan-armen Böden wird Mangansulfat als Dünger eingesetzt.[78] Der mit Abstand wichtigste Kaliumdünger ist Kaliumchlorid. Das teurere Kaliumsulfat wird nur in besonderen Fällen eingesetzt, wenn die Gefahr der Versalzung des Bodens besteht oder bei Pflanzen, die empfindlich auf Chlorid reagieren, beispielsweise Tabak und Zitrusfrüchte.[80] Kupfersulfat-Pentahydrat wird in der Landwirtschaft als Fungizid eingesetzt.[76]

Die Monoester der Schwefelsäure mit längerkettigen Alkoholen (Fettalkoholen) werden als Fettalkoholsulfate bezeichnet. Da sie in freier Form nicht stabil sind, werden sie als Salze, beispielsweise als Natriumsalze, verwendet. Wichtige Vertreter sind das Natriumlaurylsulfat (vom Laurylalkohol mit 12 Kohlenstoffatomen), aber auch Verbindungen mit 14, 16 oder 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette. Verwendet werden sie als Tenside in Wasch- und Spülmitteln. Die Alkylethersulfate verfügen zwischen der Sulfatgruppe und dem Alkylrest zusätzlich über ein bis vier Ethylenglycol-Gruppen (-CH₂CH₂O-). Alkylethersulfate bilden besonders viel Schaum, weshalb sie beispielsweise in Schaumbädern und Shampoos verwendet werden.[6] Eine mengenmäßig wichtige Verwendung von Aluminiumsulfat ist als Flockungsmittel in der Wasseraufbereitung.[4]

Chrom(III)-sulfat ist der bedeutendste Gerbstoff in der Lederherstellung.[76][109] In der Gerberei werden Tierhäute zu Leder verarbeitet, wobei sie derart modifiziert werden, dass sie haltbar werden und eine höhere thermische Stabilität aufweisen, gleichzeitig aber die Flexibilität einer frischen Haut behalten. Chrom(III)-ionen vernetzen Kollagen-Stränge sowohl durch Wasserstoffbrücken als auch durch kovalante Brücken zwischen den Carboxylgruppen von Asparaginsäure- und Glutaminsäureresten. Auf dieser Vernetzung beruht die Haltbarkeit des Materials. Die Koordination von Sulfationen an die Chromionen beeinflusst die Reaktivität und führt zu besseren Materialeigenschaften (höherer thermischer Stabilität) als in Abwesenheit von Sulfat. Andere Gerbereireagenzien sind gegenüber Chromsulfat von untergeordneter Bedeutung, zu diesen gehören organische Gerbstoffe aber auch Aluminiumsulfat.[109]

Ein wichtiger Anwendungsbereich von Aluminiumsulfat ist die Papierindustrie, wo es unter anderem zur Fixierung von Schlichtemitteln und Farben, sowie als Beschichtung für Glanzpapier dient.[4] Gefälltes Bariumsulfat dient als Beschichtungspigment in der Papierherstellung, sowie als Füllstoff in Farben, Lacken und Tinte.[74] Die wichtigste Verwendung von Nickelsulfat ist die galvanische Vernickelung, also Beschichtung mit metallischem Nickel.[79] Analog wird Rhodium(III)-sulfat zur Rhodinierung (Beschichtung mit Rhodium) verwendet.[110]

Natriumsulfat und Magnesiumsulfat werden zum Trocknen organischer Lösungsmittel verwendet.[111] Wasserfreies Kupfersulfat eignet sich zum Trocknen organischer Lösungsmittel sowie durch die Farbänderung bei der Hydratbildung als Indikator für die Anwesenheit von Wasser in Lösungsmitteln.[76]

Wiktionary: Sulfate – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikibooks: Praktikum Anorganische Chemie/ Sulfat – Lern- und Lehrmaterialien

• Literatur von und über Sulfate im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek