Wat is waterig zwavelzuur?
Waterig zwavelzuur is een mengsel van zwavelzuur en water en is de meest gebruikelijke manier waarop het zuur wordt verkocht. Het Latijnse woord voor water is aqua, dat is waar de term waterig vandaan komt. Zwavelzuur, of H2SO4, wordt veel gebruikt in de chemische verwerking, voor batterijen en als een dehydratatiemiddel om water uit andere materialen te verwijderen.
Wanneer zwavelzuur met water wordt gemengd, worden de waterstofatomen ionen, wat betekent dat ze van het zure molecuul scheiden, een kleine elektrische lading ontwikkelen en beschikbaar zijn om met andere moleculen te reageren. Aangezien er twee waterstofatomen in elk molecuul zijn, wordt zwavelzuur een dibasisch zuur genoemd. Het ionisatieproces vereist dat water aanwezig is, dus de meeste chemische processen maken gebruik van waterig zwavelzuur.
Er is zo'n affiniteit, of sterke aantrekkingskracht, van zwavelzuur voor water, dat sterk zuur kan worden gebruikt om andere chemicaliën te drogen. Dit staat bekend als uitdroging, wat afkomstig is van hydro, het Griekse woord voor water. Naarmate het zuur water absorbeert, wordt het een zwakkere waterige zwavelzuuroplossing en moet uiteindelijk worden vervangen door vers zuur of worden geregenereerd tot sterk zuur. Het toevoegen van zwavelzuur aan water creëert veel warmte, die moet worden geregeld om te voorkomen dat het mengsel kookt.
Er zijn twee primaire commerciële manieren om zwavelzuur te creëren, de loodkamer en contactprocessen. Uitgevonden in de jaren 1700, gebruikt het loodkamerproces een reactie van zwavel en kaliumnitraat of salpeter met stoom in een met lood beklede reactor om zwaveltrioxide te vormen. Het zwaveltrioxide kan worden opgelost in water om waterig zwavelzuur te vormen, typisch met concentraties van ongeveer 70% zuur.
In de jaren 1830 werd het contactproces uitgevonden om meer geconcentreerd zuur te creëren. Dit proces maakt gebruik van een metaalkatalysator die duur is om te produceren, maar die zuurconcentraties tot 98% kan creëren. Dit wordt geconcentreerd zuur genoemd en is over het algemeen de favoriete productiemethode in de 20e en 21e eeuw.
Waterig zwavelzuur is een veel voorkomende grondstof voor de productie van kunstmest, andere chemische tussenproducten en loodzuuraccu's. Sinds het begin van de 20e eeuw waren batterijen gemaakt van loodplaten gesuspendeerd in een zwavelzuuroplossing een veel voorkomende manier om elektriciteit te produceren voor voertuigen, schepen en vliegtuigen. Het lood reageert met de zure oplossing en vormt moleculaire ionen die een elektrische stroom creëren.
Terwijl de batterij stroom opwekt, reageren het lood en het zuur om loodsulfaat te vormen, wat een wit poeder is dat zich op de bodem van de batterij verzamelt. Deze batterijen zijn oplaadbaar, wat betekent dat een elektrische stroom die door de batterij wordt gestuurd, deze reactie omkeert en lood opnieuw op de platen laat neerslaan. Naarmate het opladen vordert, vormen de sulfaationen zwavelzuur, waardoor een meer geconcentreerd mengsel in de batterij ontstaat en indien nodig meer elektrisch vermogen wordt geleverd.