Wat is het verband tussen zwavelzuur en natriumhydroxide?
Zwavelzuur is zowel een sterk zuur als een krachtige dehydrator. Het is gemaakt van een derivaat van het element zwavel, zijn trioxide, SO 3 . Natriumhydroxide kan evenzo worden gemaakt van zijn oxide, Na20, van het metaal zelf, of met behulp van een aantal andere processen, waaronder elektrolyse. Metallisch natrium is de meest voorkomende van de alkalimetalen en het hydroxide ervan is een sterke base. De combinatie van zwavelzuur en natriumhydroxide kan resulteren in een van twee verbindingen, natriumzuursulfaat - ook natriumbisulfaat genoemd (NaHSO4) - of natriumsulfaat (Na2S04).
Bisulfaatbereiding uit zwavelzuur en natriumhydroxide vereist een één-op-één molverhouding van reactanten - één mol is het molecuulgewicht, in gram. Het sulfaat wordt gevormd door twee mol natriumhydroxide te combineren met slechts één mol zwavelzuur. Na een aantal voorbereidende stappen die leiden tot de vorming ervan, kan zwaveltrioxide, soms zwavelzuuranhydride genoemd, met water worden omgezet om zwavelzuur SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 te vormen .
Natriumhydroxide wordt elektrolytisch bereid, waarbij de vereenvoudigde vergelijking wordt geschreven 2 NaCl + 2 H20 → 2 NaOH + Cl 2 ↑ + H 2 ↑. De reactie die leidt tot de vorming van het zure sulfaat is NaOH + H2S04 → NaHSO4 + H20. Deze verbinding is zowel een zout als een zuur en kan als volgt worden gereageerd met extra natriumhydroxide: NaHSO4 + NaOH → Na2S04 + H20.
De reactie van zwavelzuur en natriumhydroxide om een zout te vormen wordt een "zuur-base" reactie genoemd - het bereiken van een pH van 7,0, vergelijkbaar met zuiver water, in een bereik van mogelijkheden van 0 tot 14 - wordt "neutralisatie" genoemd. Vorming van het bisulfaat vertegenwoordigt een onvolledige of gedeeltelijke neutralisatie. Hoewel NaHS04 niet zo zuur is als niet-omgezet zwavelzuur, heeft een oplossing van één mol (1,0 m) water van het zuur-zout een pH lager dan 1,0. Om deze reden wordt natriumbisulfaat soms gekozen voor pH-verlagende toepassingen. Natriumbisulfaat is ook nuttig bij het afwerken van metalen, bij het reinigen en als beitsmiddel.
Neutraal natriumsulfaat wordt commercieel verkocht als het decahydraat (wat betekent "tien wateren") Glauber's zout (Na2S04 · 10H20). Natriumsulfaat kan ook worden gekocht - vrij van water - als het "watervrije" zout. Het wordt vooral gebruikt in wasmiddelen in poedervorm en bij de vervaardiging van textiel; het wordt ook steeds minder gebruikt in de papierindustrie. Als niet wenselijk beschouwd, is natriumsulfaat een bijproduct bij de vervaardiging van rayon. Erger nog, het is bekend dat het beton en mortel aanvalt en een risico vormt voor zowel nieuwe als bestaande structuren.
Voorzichtigheid is geboden bij het hanteren van zwavelzuur en natriumhydroxide. De reactanten zijn op zichzelf gevaarlijk en als ze zuiver zijn, of zelfs alleen maar in geconcentreerde oplossing, is de reactie gewelddadig. Hoewel het ontstaat door de combinatie van de zeer gevaarlijke chemicaliën zwavelzuur en natriumhydroxide, wordt natriumsulfaat niet als gevaarlijk afval beschouwd.