Vad är kopplingen mellan svavelsyra och väteperoxid?
Svavelsyra och väteperoxid är bland de mest använda kemikalierna, både industriellt och i laboratoriet. De är anslutna på flera sätt. Två framställningsmetoder av väteperoxid involverar användningen av svavelsyra, även om dessa till stor del har ersatts. Flera välkända laboratorieexperiment och demonstrationer som ingår i många skolplaner kräver dessa två föreningar. Dessutom ger blandning av svavelsyra och väteperoxid en mycket frätande lösning med olika användningsområden inom halvledar-, pappers- och gruvindustrin.
Väteperoxid producerades ursprungligen genom surgöring av bariumperoxid med saltsyra. Bariumklorid, som också bildas genom denna reaktion, avlägsnades genom tillsats av svavelsyra; de reagerar för att producera en olöslig fällning av bariumsulfat. En efterföljande metod involverade hydrolys av peroxydisulfuric acid, producerad genom elektrolys av svavelsyra. Idag tillverkas nästan all väteperoxid genom antrakinonprocessen, ett mer ekonomiskt förfarande som inte involverar svavelsyra.
Reaktionen av svavelsyra och väteperoxid ger en vattenlösning av peroxymonosvavelsyra (H2S05): H2SO4 + H2O2 → H2S05 + H2O. Detta är också känt som "piranha-lösning" på grund av dess korrosivitet: den förstör snabbt de flesta organiska material. Ett annat namn för det är Caros syra, efter den tyska kemisten Heinrich Caro, som först producerade syran. Ren peroxymonosvavelsyra - ett kristallint fast ämne vid rumstemperatur - framställs med en annan metod, men syran används vanligtvis som en vattenlösning. Piranha-lösning framställs vanligtvis från koncentrerad svavelsyra och 30% väteperoxid; Proportionerna kan variera beroende på användning, men ett 3: 1-förhållande svavelsyra till väteperoxid är en vanlig formulering.
Denna syra har ett antal användningar, men måste beredas och hanteras mycket noggrant. Det är ett kraftfullt oxidationsmedel och är särskilt användbart för att avlägsna organiska rester. Av detta skäl används det ibland för rengöring av glas och annan laboratorieutrustning. Caros syra används också ofta i halvledarindustrin som etsning och för att säkerställa att kiselskivor och andra känsliga elektroniska komponenter är fria från organiska föroreningar. Andra användningsområden är inom gruvindustrin - för att separera metaller och malmer och sönderdela giftiga cyanidföreningar från avloppsvatten - och i pappersindustrin - för delignifiering och blekning av trämassa.
Svavelsyra kan framställas genom reaktion av väteperoxid och svaveldioxid: H202 + SO2 → H2SO4. Denna metod används inte kommersiellt; reaktionen kan emellertid äga rum i atmosfären - där både svavelsyra och väteperoxid finns i små mängder - vilket bidrar till surt regn. Väteperoxid kan bildas naturligt genom fotokemiska reaktioner. Svaveldioxid produceras genom förbränning av svavelhaltiga fossila bränslen och naturligtvis genom vulkanisk aktivitet. Även om väteperoxid inte krävs för bildning av surt regn från svaveldioxid, är peroxidreaktionen mycket snabbare.