O que está envolvido na produção de ácido sulfúrico?
O processo de produção de ácido sulfúrico tem sido discutido em textos antigos desde o primeiro século dC, com muitas variações de métodos. O que está envolvido no processo depende da finalidade do produto acabado. Nos primeiros séculos de produção industrial, o enxofre e o nitrato de potássio foram queimados juntos e combinados com o vapor para criar um ácido sulfúrico fraco. Os métodos modernos de produção industrial de ácido sulfúrico envolvem a combinação de enxofre e oxigênio com o calor, enquanto o óxido de vanádio é utilizado como catalisador. Quase todas as aplicações de nível industrial usam esse processo, conhecido como processo de contato, para produzir ácido sulfúrico.
Originalmente conhecido como óleo de vitríolo, muitos textos antigos se referem ao ácido sulfúrico como um mineral que ocorre naturalmente. Através dos séculos, numerosos métodos para produzir artificialmente ácido sulfúrico foram desenvolvidos. Enquanto cada método produz ácido sulfúrico, os níveis de concentração diferem. A maioria dos métodos concentra-se no aquecimento de enxofre ou em vários derivados de enxofre com outros elementos, combinando o produto final com a água.
Baseado no método do século XVII desenvolvido por um químico holandês, o inventor inglês John Roebuck refinou o método industrial original, conhecido como processo da câmara de chumbo. Usando enxofre e nitrato de potássio, mais conhecido como salitre, Roebuck desenvolveu um método para queimar os dois minerais em uma câmara de chumbo cheia de vapor. Embora menos concentrado que o ácido sulfúrico moderno, esse método era o padrão para produzir ácido sulfúrico em grandes quantidades até o século XIX. O refinamento do processo ao longo de dois séculos ajudou a purificar o produto final e aumentar a concentração para 78%.
As demandas crescentes por vários corantes e outras aplicações industriais exigiam ácido sulfúrico mais concentrado. Como tal, métodos para produzir ácido sulfúrico em concentrações mais altas surgiram durante a Revolução Industrial. Os métodos de destilação a seco permitiram que o dissulfeto de ferro, através de várias etapas de aquecimento e decomposição, produzisse óxido de ferro e trióxido de enxofre. A adição de água ao trióxido de enxofre produziu uma variedade de concentrações de ácido sulfúrico.
Métodos simplistas para produzir ácido sulfúrico estão menos envolvidos que métodos industriais. As crianças são frequentemente ensinadas a produzir ácido sulfúrico fraco em experimentos de aula de química. Tais métodos envolvem um processo simples, semelhante ao processo original da câmara de chumbo. Em vez de usar uma câmara de chumbo, essas lições costumam usar um queimador de Bunsen, uma tampa de cobre, um pouco de nitrato de sódio, um pouco de enxofre e um recipiente de refrigerante de plástico como reator.
O calor é usado para derreter o enxofre e nitrato de sódio na tampa de cobre. Uma vez suficientemente queimado, o aparelho de cobre é colocado dentro de um recipiente de plástico parcialmente cheio de água. Com o tempo, o recipiente se enche de vários subprodutos gasosos, que são absorvidos pela água para criar ácido sulfúrico. Normalmente, o processo leva algumas horas para ser concluído, ao contrário dos processos industriais que terminam mais rapidamente devido a um processo mais envolvido.