Quel est le lien entre le dioxyde de soufre et l'acide sulfurique?
Le principal lien entre le dioxyde de soufre et l'acide sulfurique est que le dioxyde de soufre est un précurseur dans la production industrielle d'acide sulfurique. Il existe deux procédés industriels pour la fabrication de l'acide sulfurique, qui impliquent tous deux l'oxydation de l'anhydride sulfureux en trioxyde de soufre et la combinaison ultérieure de l'anhydride sulfureux avec de l'eau pour former l'acide. Le dioxyde de soufre et l'acide sulfurique sont également de graves polluants. Ils sont des contributeurs majeurs aux pluies acides.
Le dioxyde de soufre (SO 2 ) - un gaz toxique et piquant - est formé par la combustion du soufre par la réaction S + O 2 → SO 2 . Il est également formé par la combustion de nombreuses substances contenant du soufre, telles que le sulfure d'hydrogène et divers composés organiques du soufre présents dans les combustibles fossiles. Le chauffage des minerais et minéraux soufrés - par exemple les pyrites de fer (FeS 2 ) - est une autre façon de produire le gaz: 3FeS 2 + 8O 2 → Fe 3 O 4 + 6SO 2 . La production de dioxyde de soufre et d'acide sulfurique constitue l'un des secteurs les plus importants de l'industrie chimique et représente la majeure partie de la production mondiale de soufre.
L'acide sulfurique était produit à une époque précoce par distillation du sulfate de fer II ou «vitriol vert», puis par chauffage d'un mélange de salpêtre (NaNO 3 ) et de soufre avec de la vapeur. Au 18ème siècle, la production industrielle d'acide sulfurique à l'aide de dioxyde de soufre a commencé, en utilisant ce que l'on appelait à l'origine le procédé à chambre de plomb. Le dioxyde de soufre était produit par la combustion du soufre ou le chauffage de pyrites de fer et oxydé en trioxyde de soufre (SO 3 ) par le dioxyde d'azote (NO 2 ): SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO. Le dioxyde d'azote pour la réaction était initialement produit par la décomposition thermique du salpêtre, mais il a ensuite été fourni par l'oxydation de l'ammoniac à l'aide d'un catalyseur. La réaction a eu lieu dans des chambres revêtues de plomb dans lesquelles une pulvérisation d'eau a été dirigée, dissolvant le trioxyde de soufre pour former de l'acide sulfurique, qui se rassemble au fond de la chambre.
Le procédé de fabrication de la chambre de plomb a maintenant été remplacé en grande partie par le processus de contact. Cela évite d'avoir à recourir au dioxyde d'azote en faisant réagir le dioxyde de soufre avec l'air pour former du trioxyde de soufre. Dans des circonstances normales, cette réaction est très lente; cependant, cela se produit rapidement lorsqu'un catalyseur approprié est utilisé. Le platine a été efficace à cette fin, mais le procédé de contact moderne utilise le pentoxyde de vanadium.
Le dioxyde de soufre et l’acide sulfurique, bien qu’ils aient une grande importance industrielle, sont également des polluants majeurs et sont la principale source de pluies acides. Dans l'air, le dioxyde de soufre s'oxyde lentement en trioxyde de soufre, qui réagit avec l'humidité de l'atmosphère pour former de l'acide sulfurique dilué. Cela peut se transformer en pluie acide, ce qui peut endommager la vie des plantes et les bâtiments en pierre, ou peut réagir avec d'autres polluants pour former des particules de sulfate, qui peuvent agir en tant que noyaux de condensation et jouer un rôle dans la formation des nuages.