Какая связь между серной кислотой и перекисью водорода?
Серная кислота и перекись водорода являются одними из наиболее широко используемых химических веществ, как в промышленности, так и в лаборатории. Они связаны несколькими способами. Два способа производства перекиси водорода включают использование серной кислоты, хотя они были в значительной степени заменены. Несколько известных лабораторных экспериментов и демонстраций, которые являются частью многих школьных программ, требуют этих двух соединений. Кроме того, при смешивании серной кислоты и пероксида водорода получается очень коррозийный раствор, который можно использовать в полупроводниковой, бумажной и горнодобывающей промышленности.
Первоначально перекись водорода получали путем подкисления перекиси бария соляной кислотой. Хлорид бария, который также образуется в результате этой реакции, удаляли путем добавления серной кислоты; они реагируют с образованием нерастворимого осадка сульфата бария. Последующий метод включал гидролиз пероксидисерной кислоты, получаемой электролизом серной кислоты. Сегодня, однако, почти весь перекись водорода производится антрахиноновым процессом, более экономичной процедурой, в которой не используется серная кислота.
В результате реакции серной кислоты и пероксида водорода образуется водный раствор пероксимоносерной кислоты (H 2 SO 5 ): H 2 SO 4 + H 2 O 2 → H 2 SO 5 + H 2 O. Это также известно как «раствор пираньи» из-за своей коррозионной активности: он быстро разрушает большинство органических материалов. Другое название - кислота Каро в честь немецкого химика Генриха Каро, который первым произвел кислоту. Чистую пероксимоносерную кислоту - кристаллическое твердое вещество при комнатной температуре - получают другим способом, но кислоту обычно используют в виде водного раствора. Раствор пираньи обычно готовят из концентрированной серной кислоты и 30% перекиси водорода; пропорции могут варьироваться в зависимости от применения, но соотношение серной кислоты и пероксида водорода составляет 3: 1.
Эта кислота имеет множество применений, но должна быть подготовлена и обрабатываться очень осторожно. Это мощный окислитель и особенно полезен для удаления органических остатков. По этой причине его иногда используют для чистки посуды и другого лабораторного оборудования. Кислота Каро также широко используется в полупроводниковой промышленности в качестве травителя и для обеспечения того, чтобы кремниевые пластины и другие деликатные электронные компоненты не содержали органических загрязнений. Другие области применения используются в горнодобывающей промышленности - для отделения металлов и руд и разложения токсичных цианистых соединений из сточных вод - и в бумажной промышленности - для делигнификации и отбеливания древесной массы.
Серную кислоту можно получить реакцией перекиси водорода и диоксида серы: H 2 O 2 + SO 2 → H 2 SO 4 . Этот метод не используется в коммерческих целях; однако реакция может происходить в атмосфере, где серная кислота и перекись водорода обнаруживаются в небольших количествах, способствуя кислотным дождям. Перекись водорода может образовываться естественным путем в результате фотохимических реакций. Диоксид серы образуется при сжигании серосодержащего ископаемого топлива и, естественно, в результате вулканической активности. Хотя перекись водорода не требуется для образования кислотных дождей из диоксида серы, реакция перекиси происходит намного быстрее.