Wat is er betrokken bij het maken van zwavelzuur?

Het proces van het maken van zwavelzuur is al in de eerste eeuw na Christus in oude teksten besproken, met veel variaties op methoden. Wat bij het proces betrokken is, hangt af van het doel van het eindproduct. Gedurende de eerste eeuwen van industriële productie werden zwavel en kaliumnitraat samen verbrand en gecombineerd met stoom om een ​​zwak zwavelzuur te creëren. Moderne methoden voor industriële productie van zwavelzuur omvatten het combineren van zwavel en zuurstof met warmte, terwijl vanadiumoxide als katalysator wordt gebruikt. Bijna alle industriële toepassingen gebruiken dit proces, bekend als het contactproces, voor het maken van zwavelzuur.

Oorspronkelijk bekend als olie van vitriol, verwijzen veel oude teksten naar zwavelzuur als een natuurlijk voorkomend mineraal. Door de eeuwen heen zijn er talloze methoden ontwikkeld om kunstmatig zwavelzuur te maken. Hoewel elke methode zwavelzuur produceert, verschillen de concentratieniveaus. De meeste methoden draaien om het verwarmen van zwavel of verschillende zwavelderivaten met andere elementen, en combineren vervolgens het eindproduct met water.

Gebaseerd op een 17e-eeuwse methode ontwikkeld door een Nederlandse chemicus, verfijnde de Engelse uitvinder John Roebuck de oorspronkelijke industriële methode, bekend als het leidkamerproces. Met behulp van zwavel en kaliumnitraat, beter bekend als salpeter, ontwikkelde Roebuck een methode voor het verbranden van de twee mineralen in een loodkamer gevuld met stoom. Hoewel minder geconcentreerd dan modern zwavelzuur, was deze methode de standaard voor het maken van zwavelzuur in grote hoeveelheden tot de 19e eeuw. Verfijningen in het proces gedurende twee eeuwen hebben geholpen om het eindproduct te zuiveren en de concentratie te verhogen tot 78 procent.

Toenemende vraag naar verschillende kleurstoffen en andere industriële toepassingen vereiste meer geconcentreerd zwavelzuur. Als zodanig kwamen tijdens de industriële revolutie methoden voor het maken van zwavelzuur in hogere concentraties naar voren. Droge destillatiemethoden lieten ijzerdisulfide, door verschillende stadia van verwarming en ontleding, ijzeroxide en zwaveltrioxide produceren. Het toevoegen van water aan zwaveltrioxide produceerde een verscheidenheid aan zwavelzuurconcentraties.

Simplistische methoden voor het maken van zwavelzuur zijn minder betrokken dan industriële methoden. Kinderen worden vaak geleerd hoe ze zwak zwavelzuur kunnen maken in experimenten met scheikunde. Dergelijke methoden omvatten een eenvoudig proces, net als het oorspronkelijke proces van de leidkamer. In plaats van een leidkamer te gebruiken, gebruiken deze leslessen vaak een bunsenbrander, een koperen eindkap, wat natriumnitraat, wat zwavel en een plastic frisdrankcontainer als een reactor.

Warmte wordt gebruikt om de zwavel en natriumnitraat in de koperen eindkap te smelten. Eenmaal voldoende verbrand, wordt het koperen apparaat in een plastic container geplaatst die gedeeltelijk met water is gevuld. Na verloop van tijd vult de container zich met verschillende bijproducten van gas, die worden geabsorbeerd in het water om zwavelzuur te vormen. Doorgaans duurt het proces enkele uren om te voltooien, in tegenstelling tot industriële processen die sneller eindigen vanwege een meer betrokken proces.