Was ist wässrige Schwefelsäure?
Wässrige Schwefelsäure ist eine Mischung aus Schwefelsäure und Wasser und wird am häufigsten verkauft. Das lateinische Wort für Wasser ist aqua, daher kommt der Begriff wässrig. Schwefelsäure oder H & sub2; SO & sub4; wird häufig in der chemischen Verarbeitung, für Batterien und als Dehydratisierungsmittel zum Entfernen von Wasser aus anderen Materialien verwendet.
Wenn Schwefelsäure mit Wasser gemischt wird, werden die Wasserstoffatome zu Ionen, was bedeutet, dass sie sich vom Säuremolekül trennen, eine geringe elektrische Ladung entwickeln und mit anderen Molekülen reagieren können. Da jedes Molekül zwei Wasserstoffatome enthält, wird Schwefelsäure zweibasische Säure genannt. Für den Ionisationsprozess muss Wasser vorhanden sein, daher werden für die meisten chemischen Prozesse wässrige Schwefelsäuren verwendet.
Schwefelsäure hat eine solche Affinität oder starke Anziehungskraft auf Wasser, dass starke Säure zum Trocknen anderer Chemikalien verwendet werden kann. Dies ist als Dehydration bekannt, die von hydro, dem griechischen Wort für Wasser, herrührt. Wenn die Säure Wasser absorbiert, wird sie zu einer schwächeren wässrigen Schwefelsäurelösung und muss schließlich durch frische Säure ersetzt oder zu starker Säure regeneriert werden. Das Hinzufügen von Schwefelsäure zu Wasser erzeugt viel Wärme, die kontrolliert werden muss, um ein Kochen der Mischung zu verhindern.
Es gibt zwei hauptsächliche kommerzielle Wege zur Erzeugung von Schwefelsäure, die Bleikammer und Kontaktprozesse. Das im 18. Jahrhundert erfundene Bleikammerverfahren verwendet eine Reaktion von Schwefel und Kaliumnitrat oder Salpeter mit Dampf in einem mit Blei ausgekleideten Reaktor zur Bildung von Schwefeltrioxid. Das Schwefeltrioxid kann in Wasser gelöst werden, um wässrige Schwefelsäure zu bilden, typischerweise mit Konzentrationen von etwa 70% Säure.
In den 1830er Jahren wurde der Kontaktprozess erfunden, um konzentrierte Säure zu erzeugen. Bei diesem Verfahren wird ein Metallkatalysator verwendet, dessen Herstellung teuer ist, der jedoch Säurekonzentrationen von bis zu 98% erzeugen kann. Dies wird konzentrierte Säure genannt und ist im 20. und 21. Jahrhundert im Allgemeinen die bevorzugte Produktionsmethode.
Wässrige Schwefelsäure ist ein üblicher Rohstoff für die Herstellung von Düngemitteln, anderen chemischen Zwischenprodukten und Blei-Säure-Fahrzeugbatterien. Seit dem frühen 20. Jahrhundert waren Batterien aus Bleiplatten, die in einer Schwefelsäurelösung suspendiert waren, ein üblicher Weg, um Elektrizität für Fahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge zu erzeugen. Das Blei reagiert mit der Säurelösung und bildet molekulare Ionen, die einen elektrischen Strom erzeugen.
Während die Batterie Strom erzeugt, reagieren Blei und Säure unter Bildung von Bleisulfat, einem weißen Pulver, das sich am Boden der Batterie ansammelt. Diese Batterien sind wiederaufladbar, was bedeutet, dass ein elektrischer Strom, der durch die Batterie geschickt wird, diese Reaktion umkehrt und ermöglicht, dass sich Blei wieder auf den Platten ablagert. Während des Ladevorgangs bilden die Sulfationen Schwefelsäure, die ein konzentrierteres Gemisch in der Batterie bildet und bei Bedarf mehr Strom liefert.