Was ist an der Herstellung von Schwefelsäure beteiligt?
Der Prozess der Herstellung von Schwefelsäure wurde in alten Texten seit dem ersten Jahrhundert nach Christus mit vielen Variationen der Methoden diskutiert. Was in den Prozess involviert ist, hängt vom Zweck des fertigen Produkts ab. In den ersten Jahrhunderten der industriellen Produktion wurden Schwefel und Kaliumnitrat zusammen verbrannt und mit Dampf zu einer schwachen Schwefelsäure kombiniert. Moderne Verfahren zur industriellen Schwefelsäureherstellung beinhalten die Kombination von Schwefel und Sauerstoff mit Wärme unter Verwendung von Vanadiumoxid als Katalysator. Nahezu alle industriellen Anwendungen verwenden dieses als Kontaktverfahren bekannte Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure.
Ursprünglich als Öl aus Vitriol bekannt, wird Schwefelsäure in vielen alten Texten als natürlich vorkommendes Mineral bezeichnet. Im Laufe der Jahrhunderte wurden zahlreiche Methoden zur künstlichen Herstellung von Schwefelsäure entwickelt. Während jede Methode Schwefelsäure produziert, unterscheiden sich die Konzentrationsniveaus. Die meisten Methoden konzentrieren sich auf das Erhitzen von Schwefel oder verschiedenen Schwefelderivaten mit anderen Elementen und das anschließende Kombinieren des Endprodukts mit Wasser.
Basierend auf einer Methode eines niederländischen Chemikers aus dem 17. Jahrhundert verfeinerte der englische Erfinder John Roebuck die ursprüngliche industrielle Methode, das sogenannte Bleikammerverfahren. Mit Schwefel und Kaliumnitrat, besser bekannt als Salpeter, entwickelte Roebuck eine Methode, um die beiden Mineralien in einer mit Dampf gefüllten Bleikammer zu verbrennen. Obwohl weniger konzentriert als moderne Schwefelsäure, war diese Methode der Standard für die Herstellung von Schwefelsäure in großen Mengen bis zum 19. Jahrhundert. Verfeinerungen des Prozesses über zwei Jahrhunderte halfen, das Endprodukt zu reinigen und die Konzentration auf 78 Prozent zu erhöhen.
Zunehmende Anforderungen an verschiedene Farbstoffe und andere industrielle Anwendungen erforderten mehr konzentrierte Schwefelsäure. Als solche entstanden während der industriellen Revolution Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure in höheren Konzentrationen. Trockendestillationsverfahren ermöglichten es Eisendisulfid, durch mehrere Stufen des Erhitzens und Zersetzens Eisenoxid und Schwefeltrioxid zu erzeugen. Das Hinzufügen von Wasser zu dem Schwefeltrioxid erzeugte eine Vielzahl von Schwefelsäurekonzentrationen.
Einfache Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure sind weniger aufwendig als industrielle Verfahren. In Experimenten im Chemieunterricht wird Kindern oft beigebracht, wie man schwache Schwefelsäure herstellt. Solche Verfahren beinhalten einen einfachen Prozess, ähnlich wie der ursprüngliche Prozess der Bleikammer. Anstatt eine Bleikammer zu verwenden, werden in diesen Unterrichtsstunden häufig ein Bunsenbrenner, eine Kupferendkappe, etwas Natriumnitrat, etwas Schwefel und ein Kunststoff-Limonadenbehälter als Reaktor verwendet.
Wärme wird verwendet, um den Schwefel und das Natriumnitrat in der Kupferendkappe zu schmelzen. Sobald die Kupferapparatur ausreichend verbrannt ist, wird sie in einen Kunststoffbehälter gegeben, der teilweise mit Wasser gefüllt ist. Mit der Zeit füllt sich der Behälter mit verschiedenen Gasnebenprodukten, die im Wasser zu Schwefelsäure absorbiert werden. In der Regel dauert der Vorgang einige Stunden, im Gegensatz zu industriellen Vorgängen, die aufgrund eines aufwändigeren Vorgangs schneller abgeschlossen werden.