Cosa comporta la produzione di acido solforico?
Il processo di produzione dell'acido solforico è stato discusso in testi antichi sin dal I secolo d.C., con molte variazioni sui metodi. Ciò che è coinvolto nel processo dipende dallo scopo del prodotto finito. Per i primi secoli di produzione industriale, lo zolfo e il nitrato di potassio sono stati bruciati insieme e combinati con il vapore per creare un acido solforico debole. I moderni metodi di produzione industriale dell'acido solforico prevedono la combinazione di zolfo e ossigeno con calore, usando come catalizzatore l'ossido di vanadio. Quasi tutte le applicazioni di livello industriale utilizzano questo processo, noto come processo di contatto, per produrre acido solforico.
Originariamente noto come olio di vetriolo, molti testi antichi si riferiscono all'acido solforico come minerale presente in natura. Nel corso dei secoli sono stati sviluppati numerosi metodi per produrre artificialmente acido solforico. Mentre ogni metodo produce acido solforico, i livelli di concentrazione differiscono. La maggior parte dei metodi si concentra sul riscaldamento dello zolfo o di vari derivati dello zolfo con altri elementi, quindi combinando il prodotto finale con l'acqua.
Basato su un metodo del XVII secolo sviluppato da un chimico olandese, l'inventore inglese John Roebuck perfezionò il metodo industriale originale, noto come processo con camera di piombo. Usando zolfo e nitrato di potassio, meglio noto come salnitro, Roebuck ha sviluppato un metodo per bruciare i due minerali in una camera di piombo riempita di vapore. Sebbene meno concentrato del moderno acido solforico, questo metodo era lo standard per produrre acido solforico in grandi quantità fino al XIX secolo. I perfezionamenti del processo nel corso di due secoli hanno contribuito a purificare il prodotto finale e ad aumentare la concentrazione al 78%.
Le crescenti richieste di vari coloranti e altre applicazioni industriali richiedevano acido solforico più concentrato. Pertanto, durante la rivoluzione industriale sono emersi metodi per produrre acido solforico in concentrazioni più elevate. I metodi di distillazione a secco hanno permesso al disolfuro di ferro, attraverso varie fasi di riscaldamento e decomposizione, di produrre ossido di ferro e triossido di zolfo. L'aggiunta di acqua al triossido di zolfo ha prodotto una varietà di concentrazioni di acido solforico.
I metodi semplicistici per produrre acido solforico sono meno coinvolti rispetto ai metodi industriali. Ai bambini viene spesso insegnato come produrre acido solforico debole negli esperimenti di chimica. Tali metodi comportano un processo semplice, proprio come il processo originale della camera di piombo. Piuttosto che usare una camera di piombo, queste lezioni di insegnamento usano spesso un bruciatore Bunsen, un cappuccio di rame, un po 'di nitrato di sodio, un po' di zolfo e un contenitore di plastica per la soda come reattore.
Il calore viene utilizzato per fondere lo zolfo e il nitrato di sodio nel cappuccio terminale in rame. Una volta sufficientemente bruciato, l'apparato di rame viene posto all'interno di un contenitore di plastica parzialmente riempito d'acqua. Nel tempo, il contenitore si riempie di vari sottoprodotti di gas, che vengono assorbiti nell'acqua per creare acido solforico. In genere, il processo richiede alcune ore per essere completato, a differenza dei processi industriali che terminano più rapidamente a causa di un processo più coinvolto.