Qual è la connessione tra acido solforico e perossido di idrogeno?
L'acido solforico e il perossido di idrogeno sono tra i prodotti chimici più utilizzati, sia a livello industriale che in laboratorio. Sono collegati in diversi modi. Due metodi di produzione del perossido di idrogeno prevedono l'uso di acido solforico, sebbene questi siano stati ampiamente sostituiti. Diversi esperimenti e dimostrazioni di laboratorio ben noti che fanno parte di molti curricula scolastici richiedono questi due composti. Inoltre, la miscelazione di acido solforico e perossido di idrogeno produce una soluzione altamente corrosiva con una varietà di usi nell'industria dei semiconduttori, della carta e delle miniere.
Il perossido di idrogeno è stato originariamente prodotto dall'acidificazione del perossido di bario con acido cloridrico. Il cloruro di bario, anch'esso formato da questa reazione, è stato rimosso aggiungendo acido solforico; reagiscono per produrre un precipitato insolubile di solfato di bario. Un metodo successivo ha comportato l'idrolisi dell'acido perossidisolfurico, prodotto dall'elettrolisi dell'acido solforico. Oggi, tuttavia, quasi tutto il perossido di idrogeno è prodotto dal processo antrachinone, una procedura più economica che non coinvolge l'acido solforico.
La reazione di acido solforico e perossido di idrogeno produce una soluzione acquosa di acido perossimonosolfurico (H 2 SO 5 ): H 2 SO 4 + H 2 O 2 → H 2 SO 5 + H 2 O. Questa è anche conosciuta come “soluzione piranha” grazie alla sua corrosività: distrugge rapidamente la maggior parte dei materiali organici. Un altro nome è l'acido di Caro, dopo il chimico tedesco Heinrich Caro, che per primo produsse l'acido. L'acido perossimonosolfurico puro - un solido cristallino a temperatura ambiente - viene preparato con un metodo diverso, ma l'acido viene generalmente utilizzato come soluzione acquosa. La soluzione di Piranha viene solitamente preparata da acido solforico concentrato e perossido di idrogeno al 30%; le proporzioni possono variare a seconda dell'uso, ma un rapporto 3: 1 tra acido solforico e perossido di idrogeno è una formulazione comune.
Questo acido ha una serie di usi, ma deve essere preparato e trattato con molta attenzione. È un potente agente ossidante ed è particolarmente utile per rimuovere i residui organici. Per questo motivo, a volte viene utilizzato per la pulizia di oggetti di vetro e altre attrezzature di laboratorio. L'acido di Caro è anche ampiamente usato nell'industria dei semiconduttori come un eccitante e per garantire che i wafer di silicio e altri delicati componenti elettronici siano privi di contaminanti organici. Altri usi sono nell'industria mineraria - per separare metalli e minerali e decomporre composti di cianuro tossici dalle acque reflue - e nell'industria della carta - per la delignificazione e lo sbiancamento della pasta di legno.
L'acido solforico può essere prodotto dalla reazione del perossido di idrogeno e del biossido di zolfo: H 2 O 2 + SO 2 → H 2 SO 4 . Questo metodo non è utilizzato commercialmente; tuttavia, la reazione può aver luogo nell'atmosfera - dove si trovano sia l'acido solforico che il perossido di idrogeno in piccole quantità - contribuendo alla pioggia acida. Il perossido di idrogeno può formarsi naturalmente attraverso reazioni fotochimiche. L'anidride solforosa è prodotta dalla combustione di combustibili fossili contenenti zolfo e naturalmente dall'attività vulcanica. Sebbene il perossido di idrogeno non sia necessario per la formazione di pioggia acida dal biossido di zolfo, la reazione del perossido è molto più veloce.