Jakie czynniki wpływają na korozję kwasem siarkowym?
Korozja kwasem siarkowym występuje z powodu trzech głównych czynników: temperatury, stężenia i składu materiału. Czynniki te wpływają na dwie główne właściwości kwasu siarkowego, jego szybkość aktywności i szybkość utleniania. Szybkość aktywności oznacza, jak dobrze kwas siarkowy rozpuszcza się lub rozkłada rzeczy, a szybkość utleniania oznacza, jak łatwo może powodować zmiany ładunków elektrycznych, co pozwala na nowe reakcje i więcej korozji. Rdzewienie metalu jest przykładem utleniania powodującego reakcję żelaza z wodą z utworzeniem tlenku żelaza lub rdzy. Obie właściwości zwiększają korozję kwasu siarkowego i oba stają się silniejsze wraz ze wzrostem temperatury i stężenia roztworu kwasu siarkowego.
Rodzaj materiału odgrywa ważną rolę przy rozważaniu kwasu siarkowego i korozji. Nawet rozcieńczony kwas siarkowy w niskich temperaturach powoduje korozję materiałów organicznych, ale nie metali. Materiały na bazie węgla, takie jak skóra, są silnie żrące pod wpływem kwasu siarkowego, ze względu na ich skład organiczny. Oparzenia kwasem są jak topnienie w gorącym ogniu; węgiel zmienia się w dwutlenek węgla, a ciepło powstaje z mieszania kwasu siarkowego z wodą uwięzioną w substancjach organicznych. To usunięcie wody lub odwodnienie powoduje korozję, ponieważ woda komórek jest wyrywana, niszcząc je w trakcie procesu.
Temperatura wpływa na szybkość aktywności i szybkość utleniania kwasu siarkowego. Im więcej ciepła, tym więcej mocy rozpuszcza się i wywołuje reakcje; w ten sposób więcej korozji. W przypadku metali utlenianie nie zachodzi w przypadku rozcieńczonego kwasu siarkowego, ponieważ nie dopuszcza się rozpadu wystarczającej ilości kwasu. Jest tak, ponieważ kwas siarkowy ma dwa atomy wodoru, które należy oddzielić, aby większość reakcji utleniania zachodziła z metalami. W tych samych warunkach, przy niskim cieple i niskim stężeniu, większość metali nie ulega korozji, ale kwas siarkowy może stać się bardzo żrący w wysokich temperaturach.
Powyżej 212 ° Fahrenheita (100 ° Celsjusza) stężony kwas siarkowy zaczyna automatycznie uwalniać kolejny atom wodoru, uwalniając oba atomy wodoru. Pozwala to na utlenianie, które powoduje korozję większości metali, tworząc siarczan metalu i wodór. Przy temperaturze powyżej 302 ° Fahrenheita (150 ° C) szybkość aktywności staje się ekstremalna, a korozja kwasem siarkowym jest nie do powstrzymania. Nawet tantalina, stop opracowany, aby nie korodować w wysokiej temperaturze stężonym roztworze kwasu siarkowego, szybko koroduje w tych warunkach.
Dziwne zdarzenie ma miejsce w przypadku „bezwodnego” stężonego kwasu siarkowego. W tym stanie, występującym tylko w postaci piany, większość metali ulega mniejszej korozji z kwasem siarkowym, ponieważ wodór wykorzystuje wodę do oddzielania lub dysocjacji od kwasu siarkowego. Bez wody kwas siarkowy traci zdolność utleniania, a korozja może być spowodowana tylko przez aktywność kwasu, która jest nadal bardzo wysoka, ale nie wpływa na materiały, w których woda nie jest dostępna. Jednym z powodów, dla których kwas siarkowy jest stosowany na co dzień w różnych gałęziach przemysłu, jest usuwanie wody z produktów i materiałów. Niemal każdy materiał zawierający wodę, nawet kryształy cukru, staje się bardziej odwodniony po wystawieniu na działanie stężonego kwasu siarkowego.