¿Qué implica la producción de ácido sulfúrico?
El proceso de hacer ácido sulfúrico se ha discutido en textos antiguos desde el siglo I d. C., con muchas variaciones en los métodos. Lo que está involucrado en el proceso depende del propósito del producto terminado. Durante los primeros siglos de producción industrial, el azufre y el nitrato de potasio se quemaron juntos y se combinaron con vapor para crear un ácido sulfúrico débil. Los métodos modernos de producción industrial de ácido sulfúrico implican combinar azufre y oxígeno con calor, mientras se usa óxido de vanadio como catalizador. Casi todas las aplicaciones de grado industrial utilizan este proceso, conocido como proceso de contacto, para producir ácido sulfúrico.
Originalmente conocido como aceite de vitriolo, muchos textos antiguos se refieren al ácido sulfúrico como un mineral natural. A través de los siglos, se han desarrollado numerosos métodos para hacer artificialmente ácido sulfúrico. Si bien cada método produce ácido sulfúrico, los niveles de concentración difieren. La mayoría de los métodos se centran en calentar azufre o varios derivados de azufre con otros elementos, y luego combinar el producto final con agua.
Basado en un método del siglo XVII desarrollado por un químico holandés, el inventor inglés John Roebuck refinó el método industrial original, conocido como el proceso de cámara de plomo. Utilizando azufre y nitrato de potasio, mejor conocido como salitre, Roebuck desarrolló un método para quemar los dos minerales en una cámara de plomo llena de vapor. Aunque menos concentrado que el ácido sulfúrico moderno, este método fue el estándar para producir ácido sulfúrico en grandes cantidades hasta el siglo XIX. Las mejoras en el proceso durante dos siglos ayudaron a purificar el producto final y aumentar la concentración al 78 por ciento.
La creciente demanda de diversos colorantes y otras aplicaciones industriales requería más ácido sulfúrico concentrado. Como tal, los métodos para producir ácido sulfúrico en concentraciones más altas surgieron durante la Revolución Industrial. Los métodos de destilación en seco permitieron que el disulfuro de hierro, a través de varias etapas de calentamiento y descomposición, produjera óxido de hierro y trióxido de azufre. Agregar agua al trióxido de azufre produjo una variedad de concentraciones de ácido sulfúrico.
Los métodos simplistas para producir ácido sulfúrico están menos involucrados que los métodos industriales. A menudo se les enseña a los niños cómo hacer ácido sulfúrico débil en experimentos de clase de química. Dichos métodos implican un proceso simple, muy similar al proceso original de la cámara de plomo. En lugar de usar una cámara de plomo, estas lecciones de enseñanza a menudo usan un quemador Bunsen, una tapa de cobre, algo de nitrato de sodio, algo de azufre y un recipiente de plástico con gas como reactor.
El calor se usa para derretir el azufre y el nitrato de sodio en la tapa del extremo de cobre. Una vez que se ha quemado lo suficiente, el aparato de cobre se coloca dentro de un recipiente de plástico parcialmente lleno de agua. Con el tiempo, el contenedor se llena con varios subproductos de gas, que se absorben en el agua para crear ácido sulfúrico. Por lo general, el proceso tarda unas horas en completarse, a diferencia de los procesos industriales que finalizan más rápido debido a un proceso más complicado.