Welke factoren beïnvloeden corrosie met zwavelzuur?
Corrosie met zwavelzuur treedt op vanwege drie hoofdfactoren: temperatuur, concentratie en samenstelling van het materiaal. Deze factoren beïnvloeden twee belangrijke eigenschappen van zwavelzuur, de activiteitssnelheid en de oxidatiesnelheid. Activiteitssnelheid betekent hoe goed zwavelzuur oplost of dingen afbreekt, en oxidatiesnelheid betekent hoe gemakkelijk het verandering in de elektrische ladingen kan veroorzaken, wat nieuwe reacties en meer corrosie mogelijk maakt. Metaalroesten is een voorbeeld van oxidatie waardoor de reactie van ijzer met water ijzeroxide of roest veroorzaakt. Beide eigenschappen verhogen corrosie met zwavelzuur en beide worden krachtiger met toenemende temperatuur en concentratie van de zwavelzuuroplossing.
Het type materiaal speelt een belangrijke factor bij het overwegen van zwavelzuur en corrosie. Zelfs verdund zwavelzuur bij lage temperaturen zal organische materialen aantasten, maar geen metalen. Materialen op koolstofbasis, zoals de huid, zijn sterk corrosief bij blootstelling aan zwavelzuur vanwege hun organische samenstelling. Zure brandwonden zijn eigenlijk als smelten in een heet vuur; de koolstof verandert in koolstofdioxide en de warmte ontwikkelt zich door het mengen van zwavelzuur met het water dat in organische stoffen is gevangen. Deze verwijdering van water, of uitdroging, veroorzaakt corrosie omdat het water van de cellen wordt gerukt, waardoor ze tijdens het proces worden vernietigd.
De activiteitssnelheid en oxidatiesnelheid van zwavelzuur worden beïnvloed door de temperatuur. Met meer warmte komt meer kracht om op te lossen en reacties te veroorzaken; dus meer corrosie. Bij metalen treedt oxidatie niet op bij verdund zwavelzuur omdat niet genoeg van het zuur wordt toegestaan uiteen te vallen. Dit komt omdat zwavelzuur twee waterstofatomen heeft die moeten worden gescheiden om de meeste oxidatiereacties met metalen te laten plaatsvinden. Onder dezelfde omstandigheden, lage hitte en lage concentratie, zullen de meeste metalen niet corroderen, maar zwavelzuur kan zeer corrosief worden bij hoge temperaturen.
Boven 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) begint geconcentreerd zwavelzuur automatisch een ander waterstofatoom af te geven, waarbij beide waterstofatomen vrijkomen. Hierdoor kan oxidatie optreden, die de meeste metalen corrodeert door een metaalsulfaat en waterstofgas te vormen. Bij meer dan 302 ° Fahrenheit (150 ° Celsius) wordt de activiteitssnelheid extreem en is corrosie met zwavelzuur niet te stoppen. Zelfs tantaline, een legering die is ontwikkeld om niet te corroderen in een geconcentreerde zwavelzuuroplossing bij hoge temperatuur, zal onder die omstandigheden snel corroderen.
Een bizarre gebeurtenis doet zich voor in "watervrij" geconcentreerd zwavelzuur. In deze toestand, alleen gevonden in een schuimvorm, ondervinden de meeste metalen minder corrosie met zwavelzuur omdat de waterstof water gebruikt om zich af te scheiden of te scheiden van het zwavelzuur. Zonder water verliest het zwavelzuur zijn oxidatievermogen en kan corrosie alleen worden veroorzaakt door zure activiteit, die nog steeds extreem hoog is, maar geen invloed heeft op materialen waarin geen water beschikbaar is. Een reden waarom zwavelzuur elke dag in verschillende industrieën wordt gebruikt, is om water uit producten en materialen te verwijderen. Bijna elk waterhoudend materiaal, zelfs suikerkristallen, worden meer uitgedroogd wanneer ze worden blootgesteld aan geconcentreerd zwavelzuur.