Welche Faktoren beeinflussen die Korrosion mit Schwefelsäure?
Eine Korrosion mit Schwefelsäure tritt aufgrund von drei Hauptfaktoren auf: Temperatur, Konzentration und Materialzusammensetzung. Diese Faktoren beeinflussen zwei Haupteigenschaften von Schwefelsäure, die Aktivitätsrate und die Oxidationsrate. Aktivitätsrate bedeutet, wie gut sich Schwefelsäure auflöst oder zersetzt, und Oxidationsrate bedeutet, wie leicht sich die elektrischen Ladungen ändern können, was neue Reaktionen und mehr Korrosion ermöglicht. Metallrost ist ein Beispiel für Oxidation, bei der Eisen mit Wasser zu Eisenoxid oder Rost reagiert. Beide Eigenschaften verstärken die Korrosion mit Schwefelsäure und beide verstärken sich mit zunehmender Temperatur und Konzentration der Schwefelsäurelösung.
Die Art des Materials spielt eine wichtige Rolle bei der Betrachtung von Schwefelsäure und Korrosion. Selbst verdünnte Schwefelsäure bei niedrigen Temperaturen führt zu Korrosion organischer Materialien, jedoch nicht von Metallen. Materialien auf Kohlenstoffbasis, wie z. B. Haut, sind aufgrund ihrer organischen Zusammensetzung stark ätzend, wenn sie Schwefelsäure ausgesetzt werden. Säureverbrennungen sind tatsächlich wie Schmelzen in einem heißen Feuer. Der Kohlenstoff wandelt sich in Kohlendioxid um, und die Wärme entsteht aus der Schwefelsäure, die sich mit dem in organischen Substanzen eingeschlossenen Wasser vermischt. Diese Entfernung von Wasser oder Dehydratisierung verursacht Korrosion, da das Wasser der Zellen herausgerissen wird und diese dabei zerstört werden.
Die Aktivitätsrate und Oxidationsrate von Schwefelsäure werden von der Temperatur beeinflusst. Mit mehr Wärme steigt die Fähigkeit, sich aufzulösen und Reaktionen auszulösen. somit mehr Korrosion. Bei Metallen tritt bei verdünnter Schwefelsäure keine Oxidation auf, da nicht genügend Säure zerfallen kann. Dies liegt daran, dass Schwefelsäure zwei Wasserstoffatome aufweist, die für die meisten Oxidationsreaktionen mit Metallen getrennt werden müssen. Unter den gleichen Bedingungen, geringer Hitze und geringer Konzentration korrodieren die meisten Metalle nicht, aber Schwefelsäure kann bei hohen Temperaturen sehr korrosiv werden.
Oberhalb von 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) setzt konzentrierte Schwefelsäure automatisch ein weiteres Wasserstoffatom frei, wodurch beide Wasserstoffatome freigesetzt werden. Dies ermöglicht eine Oxidation, die die meisten Metalle unter Bildung von Metallsulfat und Wasserstoffgas korrodiert. Bei mehr als 302 ° Fahrenheit (150 ° Celsius) wird die Aktivitätsrate extrem und die Korrosion mit Schwefelsäure ist nicht mehr aufzuhalten. Selbst Tantalin, eine Legierung, die entwickelt wurde, um in einer konzentrierten Hochtemperatur-Schwefelsäurelösung nicht zu korrodieren, korrodiert unter diesen Bedingungen schnell.
Ein bizarres Ereignis tritt in „wasserfreier“ konzentrierter Schwefelsäure auf. In diesem Zustand, der nur in Form eines Schaums vorliegt, korrodieren die meisten Metalle weniger mit Schwefelsäure, da der Wasserstoff Wasser verwendet, um die Schwefelsäure abzutrennen oder zu trennen. Ohne Wasser verliert die Schwefelsäure ihre Oxidationsfähigkeit, und Korrosion kann nur durch Säureaktivität verursacht werden, die immer noch extrem hoch ist, jedoch keine Materialien beeinträchtigt, in denen kein Wasser verfügbar ist. Ein Grund für die tägliche Verwendung von Schwefelsäure in verschiedenen Branchen ist die Entfernung von Wasser aus Produkten und Materialien. Nahezu jedes wasserhaltige Material, auch Zuckerkristalle, dehydriert sich, wenn es konzentrierter Schwefelsäure ausgesetzt wird.