Was ist der Zusammenhang zwischen Schwefeldioxid und Schwefelsäure?
Die Hauptverbindung zwischen Schwefeldioxid und Schwefelsäure besteht darin, dass Schwefeldioxid ein Vorläufer bei der industriellen Herstellung von Schwefelsäure ist. Es gibt zwei industrielle Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, die beide die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid und die anschließende Kombination von Schwefeltrioxid mit Wasser zur Säure umfassen. Schwefeldioxid und Schwefelsäure sind ebenfalls schwerwiegende Schadstoffe. Sie tragen wesentlich zum sauren Regen bei.
Schwefeldioxid (SO 2 ) - ein stechendes, giftiges Gas - entsteht beim Verbrennen von Schwefel durch die Reaktion S + O 2 → SO 2 . Es entsteht auch durch die Verbrennung vieler schwefelhaltiger Substanzen wie Schwefelwasserstoff und verschiedener in fossilen Brennstoffen vorkommender organischer Schwefelverbindungen. Das Erhitzen von schwefelhaltigen Erzen und Mineralien - beispielsweise Eisenpyriten (FeS 2 ) - ist ein weiterer Weg, auf dem das Gas erzeugt werden kann: 3FeS 2 + 8O 2 → Fe 3 O 4 + 6SO 2 . Die Produktion von Schwefeldioxid und Schwefelsäure ist einer der wichtigsten Bereiche der chemischen Industrie und macht den größten Teil der weltweiten Schwefelproduktion aus.
Schwefelsäure wurde in früheren Zeiten durch Destillation von Eisen II-Sulfat oder „grünem Vitriol“ und später durch Erhitzen einer Mischung aus Salpeter (NaNO 3 ) und Schwefel zusammen mit Dampf hergestellt. Im 18. Jahrhundert begann die industrielle Herstellung von Schwefelsäure unter Verwendung von Schwefeldioxid, das ursprünglich als Bleikammerverfahren bezeichnet wurde. Das Schwefeldioxid wurde durch Verbrennen von Schwefel oder Erhitzen von Eisenpyriten erzeugt und durch Stickstoffdioxid (NO 2 ) zu Schwefeltrioxid (SO 3 ) oxidiert: SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO. Das Stickstoffdioxid für die Reaktion wurde anfänglich durch thermische Zersetzung von Salpeter erzeugt, wurde aber später durch Oxidation von Ammoniak unter Verwendung eines Katalysators bereitgestellt. Die Reaktion fand in mit Blei ausgekleideten Kammern statt, in die ein Wasserstrahl geleitet wurde, der das Schwefeltrioxid unter Bildung von Schwefelsäure löste, die sich am Boden der Kammer ansammelte.
Die Bleikammer-Herstellungsmethode wurde inzwischen größtenteils durch den Kontaktprozess ersetzt. Dadurch entfällt der Bedarf an Stickstoffdioxid durch Umsetzung von Schwefeldioxid mit Luft zu Schwefeltrioxid. Unter normalen Umständen ist diese Reaktion sehr langsam. es geht jedoch schnell voran, wenn ein geeigneter Katalysator verwendet wird. Platin war für diesen Zweck wirksam, aber das moderne Kontaktverfahren verwendet Vanadiumpentoxid.
Schwefeldioxid und Schwefelsäure sind, obwohl von großer industrieller Bedeutung, ebenfalls Hauptschadstoffe und die größten Quellen für sauren Regen. In der Luft wird Schwefeldioxid langsam zu Schwefeltrioxid oxidiert, das mit der Luftfeuchtigkeit zu verdünnter Schwefelsäure reagiert. Dies kann als saurer Regen fallen, der Pflanzen und Steingebäude schädigen oder mit anderen Schadstoffen zu Sulfatpartikeln reagieren kann, die als Kondensationskeime fungieren und eine Rolle bei der Wolkenbildung spielen können.