Was ist der Zusammenhang zwischen Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid?
Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid gehören zu den industriell und im Labor am häufigsten verwendeten Chemikalien. Sie sind auf verschiedene Arten miteinander verbunden. Zwei Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid umfassen die Verwendung von Schwefelsäure, obwohl diese weitgehend abgelöst wurden. Einige bekannte Laborexperimente und Demonstrationen, die Bestandteil vieler Schullehrpläne sind, erfordern diese beiden Verbindungen. Das Mischen von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid führt außerdem zu einer stark korrosiven Lösung mit einer Vielzahl von Anwendungen in der Halbleiter-, Papier- und Bergbauindustrie.
Wasserstoffperoxid wurde ursprünglich durch Ansäuern von Bariumperoxid mit Salzsäure hergestellt. Bariumchlorid, das ebenfalls durch diese Reaktion gebildet wird, wurde durch Zugabe von Schwefelsäure entfernt; Sie reagieren unter Bildung eines unlöslichen Niederschlags von Bariumsulfat. Ein nachfolgendes Verfahren umfasste die Hydrolyse von Peroxydisulfonsäure, die durch Elektrolyse von Schwefelsäure hergestellt wurde. Heutzutage wird jedoch fast das gesamte Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinon-Verfahren hergestellt, einem wirtschaftlicheren Verfahren, bei dem keine Schwefelsäure verwendet wird.
Die Reaktion von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid erzeugt eine wässrige Lösung von Peroxymonoschwefelsäure (H 2 SO 5 ): H 2 SO 4 + H 2 O 2 → H 2 SO 5 + H 2 O. Dies wird auch als "Piranha-Lösung" bezeichnet. aufgrund seiner korrosivität: es zerstört die meisten organischen materialien schnell. Ein anderer Name dafür ist Caros Säure, nach dem deutschen Chemiker Heinrich Caro, der die Säure zuerst produzierte. Reine Peroxymonoschwefelsäure - ein bei Raumtemperatur kristalliner Feststoff - wird nach einem anderen Verfahren hergestellt, die Säure wird jedoch im Allgemeinen als wässrige Lösung verwendet. Piranha-Lösung wird üblicherweise aus konzentrierter Schwefelsäure und 30% igem Wasserstoffperoxid hergestellt; Die Verhältnisse können je nach Verwendung variieren, ein Verhältnis von Schwefelsäure zu Wasserstoffperoxid von 3: 1 ist jedoch eine übliche Formulierung.
Diese Säure hat eine Reihe von Verwendungszwecken, muss jedoch sehr sorgfältig hergestellt und gehandhabt werden. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und eignet sich besonders zur Entfernung von organischen Rückständen. Aus diesem Grund wird es manchmal zur Reinigung von Glaswaren und anderen Laborgeräten verwendet. Carosäure wird auch häufig in der Halbleiterindustrie als Ätzmittel verwendet, um sicherzustellen, dass Siliziumwafer und andere empfindliche elektronische Komponenten frei von organischen Verunreinigungen sind. Weitere Anwendungen finden sich im Bergbau - zur Abtrennung von Metallen und Erzen sowie zur Zersetzung giftiger Cyanidverbindungen aus Abwässern - und in der Papierindustrie - zur Delignifizierung und Bleiche von Holzzellstoff.
Schwefelsäure kann durch die Reaktion von Wasserstoffperoxid und Schwefeldioxid hergestellt werden: H 2 O 2 + SO 2 → H 2 SO 4 . Diese Methode wird nicht kommerziell angewendet; Die Reaktion kann jedoch in der Atmosphäre stattfinden - wo sowohl Schwefelsäure als auch Wasserstoffperoxid in geringen Mengen vorhanden sind - und zum sauren Regen beitragen. Wasserstoffperoxid kann sich auf natürliche Weise durch photochemische Reaktionen bilden. Schwefeldioxid entsteht durch Verbrennung schwefelhaltiger fossiler Brennstoffe und natürlich durch vulkanische Aktivität. Obwohl Wasserstoffperoxid für die Bildung von saurem Regen aus Schwefeldioxid nicht benötigt wird, ist die Peroxidreaktion viel schneller.