Hvad er forbindelsen mellem svovlsyre og brintperoxid?
Svovlsyre og brintperoxid er blandt de mest anvendte kemikalier, både industrielt og i laboratoriet. De er forbundet på flere måder. To fremgangsmåder til fremstilling af hydrogenperoxid involverer anvendelsen af svovlsyre, skønt disse i vid udstrækning er blevet erstattet. Flere velkendte laboratorieeksperimenter og demonstrationer, der er en del af mange skoleplaner, kræver disse to forbindelser. Derudover producerer blanding af svovlsyre og brintperoxid en meget ætsende opløsning med en række anvendelser inden for halvleder-, papir- og minedustrien.
Brintperoxid blev oprindeligt produceret ved forsuring af bariumperoxid med saltsyre. Bariumchlorid, som også dannes ved denne reaktion, blev fjernet ved tilsætning af svovlsyre; de reagerer for at producere et uopløseligt bundfald af bariumsulfat. En efterfølgende metode involverede hydrolyse af peroxydisulfuric acid, produceret ved elektrolyse af svovlsyre. I dag fremstilles imidlertid næsten alt brintperoxid ved hjælp af anthraquinon-processen, en mere økonomisk procedure, der ikke involverer svovlsyre.
Reaktionen af svovlsyre og brintperoxid frembringer en vandig opløsning af peroxymonosvovlsyre (H2S05): H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H20. Dette er også kendt som "piranha-opløsning" på grund af dets ætsning: det ødelægger hurtigt de fleste organiske materialer. Et andet navn på det er Caro's syre efter den tyske kemiker Heinrich Caro, der først producerede syren. Ren peroxymonosvovlsyre - et krystallinsk fast stof ved stuetemperatur - fremstilles ved en anden metode, men syren anvendes generelt som en vandig opløsning. Piranha-opløsning fremstilles sædvanligvis ud fra koncentreret svovlsyre og 30% hydrogenperoxid; Forholdene kan variere afhængigt af brugen, men et forhold på 3: 1 svovlsyre til brintperoxid er en almindelig formulering.
Denne syre har en række anvendelser, men skal tilberedes og håndteres meget omhyggeligt. Det er et kraftfuldt oxidationsmiddel og er især nyttigt til fjernelse af organiske rester. Af denne grund bruges det undertiden til rengøring af glasvarer og andet laboratorieudstyr. Caro's syre er også vidt brugt i halvlederindustrien som en ætsning og til at sikre, at siliciumskiver og andre sarte elektroniske komponenter er fri for organiske forurenende stoffer. Andre anvendelser er inden for minedrift - til adskillelse af metaller og malme og nedbrydning af giftige cyanidforbindelser fra spildevand - og i papirindustrien - til delignificering og blegning af træmasse.
Svovlsyre kan fremstilles ved omsætning af brintperoxid og svovldioxid: H202 + SO2 → H2SO4. Denne metode bruges ikke kommercielt; reaktionen kan imidlertid finde sted i atmosfæren - hvor både svovlsyre og brintperoxid findes i små mængder - hvilket bidrager til surt regn. Hydrogenperoxid kan dannes naturligt gennem fotokemiske reaktioner. Svovldioxid produceres ved forbrænding af svovlholdigt fossilt brændstof og naturligt ved vulkansk aktivitet. Selvom brintperoxid ikke er påkrævet til dannelse af surt regn fra svovldioxid, er peroxidreaktionen meget hurtigere.