Vad är kopplingen mellan svaveldioxid och svavelsyra?
Den huvudsakliga kopplingen mellan svaveldioxid och svavelsyra är att svaveldioxid är en föregångare i den industriella produktionen av svavelsyra. Det finns två industriella processer för tillverkning av svavelsyra, som båda involverar oxidation av svaveldioxid till svaveltrioxid och efterföljande kombination av svaveltrioxid med vatten för att bilda syran. Svaveldioxid och svavelsyra är också allvarliga föroreningar. De bidrar främst till surt regn.
Svaveldioxid (SO 2 ) - en skarp, giftig gas - bildas genom att svavel förbränns genom reaktionen S + O 2 → SO 2 . Det bildas också genom förbränning av många ämnen som innehåller svavel, såsom svavelväte och olika organiska svavelföreningar som finns i fossila bränslen. Uppvärmning av svavelhaltiga malmer och mineraler - till exempel järnpyriter (FeS 2 ) - är ett annat sätt på vilket gasen kan produceras: 3FeS 2 + 8O 2 → Fe 3 O 4 + 6SO 2 . Svaveldioxid och svavelsyraproduktion utgör en av de viktigaste sektorerna i den kemiska industrin och står för huvuddelen av världens svavelproduktion.
Svavelsyra producerades i tidiga tider genom destillering av järn II-sulfat, eller "grön vitriol", och senare, genom att värma en blandning av saltpeter (NaNO 3 ) och svavel tillsammans med ånga. På 1700-talet började den industriella produktionen av svavelsyra med svaveldioxid med det som ursprungligen benämndes ledningskammarprocessen. Svaveldioxiden producerades genom förbränning av svavel eller uppvärmning av järnpyriter och oxiderades till svaveltrioxid (SO 3 ) med kvävedioxid (NO 2 ): SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO. Kvävedioxiden för reaktionen framställdes initialt genom termisk sönderdelning av saltpeter, men tillhandahölls senare genom oxidation av ammoniak med användning av en katalysator. Reaktionen ägde rum i blyfodrade kammare, i vilka en spray av vatten riktades, och upplöst svaveltrioxiden till bildning av svavelsyra, som samlas i botten av kammaren.
Tillverkningssättet för blykammare har nu mest ersatts av kontaktprocessen. Detta undviker behovet av kvävedioxid genom att reagera svaveldioxid med luft för att bilda svaveltrioxid. Under normala omständigheter är denna reaktion mycket långsam; emellertid fortsätter den snabbt när en lämplig katalysator används. Platina var effektivt för detta ändamål, men i den moderna kontaktprocessen används vanadiumpentoxid.
Svaveldioxid och svavelsyra, även om de är av stor industriell betydelse, är också stora föroreningar och är de största källorna till surt regn. I luften oxideras svaveldioxid långsamt till svaveltrioxid, som reagerar med fukt i atmosfären och bildar utspädd svavelsyra. Detta kan falla som surt regn, vilket kan skada växtliv och stenbyggnader, eller kan reagera med andra föroreningar för att bilda sulfatpartiklar, som kan fungera som kondensationskärnor och kan spela en roll i molnbildningen.