Vad är rökande svavelsyra?
Rökande svavelsyra, oftare kallad oleum, tillverkas genom att lösa svaveltrioxid (SO 3 ) i koncentrerad svavelsyra (H2S04). Detta resulterar i en blandning av föreningar inklusive svavelsyra, svavelsyra (H2S207) och fri svaveltrioxid. Eftersom det är flyktigt, får svaveltrioxid att syran smälta när den absorberar fukt från luften, vilket skapar ett moln av små svavelsyredroppar. Rökande svavelsyra produceras genom den normala industriella processen som används för att tillverka svavelsyra, och det mesta omvandlas till denna kemikalie. En relativt liten andel kvarstår dock som oleum och används vid tillverkning av explosiva ämnen, droger och färgämnen.
Den industriella processen som används för att tillverka svavelsyra börjar med att oxidera svaveldioxid (SO 2 ) för att producera svaveltrioxid; denna substans skulle kunna reagera med vatten (H20) för att ge svavelsyra. Denna reaktion är emellertid för våldsam för att lätt kunna kontrolleras, och i stället löses svaveltrioxid i stället i befintlig koncentrerad svavelsyra för att bilda oleum-rökande svavelsyra. Större delen av detta omvandlas sedan till svavelsyra genom att försiktigt tillsätta den till lämplig volym vatten. Så länge oleum tillsätts i vattnet, snarare än motsatt, är reaktionen, även om den är exoterm, kontrollerbar. Resterande oleum kan användas till andra industriella användningar.
Oleum finns i olika kvaliteter, beroende på mängden löst svaveltrioxid. Behållare anger graden genom att ange andelen fri svaveltioxid - till exempel 20%, 30% eller 65%. Oleum är normalt en oljig, rökande vätska, men vissa former är fast vid rumstemperatur.
Svaveltrioxid reagerar med svavelsyra för att producera svavelsyra, även kallad pyrosulfuric acid: SO 3 + H2 SO4 → H 2 S 2 O 7 . Ren disulfuric syra är fast vid rumstemperatur, men används sällan vare sig industriellt eller på laboratoriet. I oleum existerar den tillsammans med svavelsyra, fri svaveltrioxid och eventuellt några mer komplexa molekyler.
Rökande svavelsyra är ett ännu kraftfullare dehydratiseringsmedel än svavelsyra. Den reagerar mycket våldsamt med vatten och släpper mycket värme och syrasprut, såvida det inte tillsätts långsamt till vattnet. Liksom svavelsyra tar den bort vatten från kolhydrater och lämnar kol, så att det tar papper, trä och många andra organiska material. Så mycket värme frigörs av denna reaktion att det kan orsaka förbränning.
En viktig tillämpning av rökande svavelsyra är i nitreringsreaktioner. Det blandas med salpetersyra för att producera nitronium (NO 2 + ) joner som sätter nitro (NO 2 ) grupper till organiska föreningar. För många av dessa reaktioner är det viktigt att inget vatten finns. Detta uppnås vanligen genom att blanda kommersiellt - 68,5% - salpetersyra med rökande svavelsyra så att den senare absorberar allt vatten. Nitreringsreaktioner är viktiga vid framställning av sprängämnen och färgämnen.
Oleum används också som sulfoneringsmedel i organisk kemi. Detta betyder att den kan tillsätta en sulfonsyra-grupp (SO 3 H) till en organisk förening. Sulfonerade föreningar inkluderar viktiga läkemedel såsom sulfonamider såväl som tvättmedel och färgämnen.
På grund av dess dehydratiseringsegenskaper, våldsamma reaktion med vatten och flyktighet är rökande svavelsyra en mycket farlig kemikalie att arbeta med. Det orsakar allvarliga brännskador vid hudkontakt och inandning av ångorna kan orsaka allvarliga skador på andningsorganen. I laboratorier utförs normalt experiment med rökande svavelsyra i en röklucka.