Zwavelzuur

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Zwavelzuur
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van Zwavelzuur
Algemeen
Molecuulformule	H₂S O₄
Andere namen	Vitrioololie, vitriool
Molmassa	98,08 g/mol
CAS-nummer	7664-93-9 en 7664-94-9
Beschrijving	Sterk zuur, zeer corrosieve vloeistof
Vergelijkbaar met	Salpeterzuur
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
C+, Zeer corrosief
Omgang	Uiterst voorzichtig behandelen, draag zuurbestendige handschoenen en een gezichtsmasker
Opslag	In een afgesloten glazen fles in een goed geventileerde ruimte. Let op: reageert heftig met water, basen, metalen en organische stoffen
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vloeibaar
Kleur	kleurloos tot geel
Dichtheid	1,84 g/cm³
Smeltpunt	10 °C
Kookpunt	337 °C
Goed oplosbaar in	water
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar)

Zwavelzuur, of H₂SO₄, is een sterk zuur dat bij kamertemperatuur een kleurloze, licht stroperige vloeistof is ('vitrioololie'). Het is in alle verhoudingen met water mengbaar. Zouten van dit zuur heten sulfaten. Het is gebaseerd op het zure oxide SO₃ zwaveltrioxide en wordt daaruit gevormd bij toevoeging van 2% water en 98% zwavel:

SO₃ + H₂O → H₂S O₄

Zwaveltrioxide wordt meestal als volgt bereid. Allereerst wordt zwavel verbrand:

S + O₂ → SO₂

SO₂ kan in combinatie met zuurstof in een evenwichtsreactie terechtkomen, waarbij SO₃ ontstaat. Economisch gezien is het handiger om hierbij vanadiumoxide als hulpstof te gebruiken:

SO₂ + V₂O₅ → SO₃ + V₂O₄

V₂O₄ is met behulp van zuurstof weer makkelijk om te zetten in V₂O₅.

Zowel het trioxide als zwavelzuur zijn hygroscopische stoffen. Bij verdunning met water komt een grote hoeveelheid warmte vrij.

Zwavelzuur kan ook op een andere manier worden aangemaakt. Ook hierbij verbrandt men eerst zuivere zwavelkristallen:

S + O₂ → SO₂

Als men het zwaveldioxide onmiddellijk met water laat reageren ontstaat er zwaveligzuur:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

Dit is een instabiel zuur dat bij blootstelling aan ongebonden zuurstof in zwavelzuur verandert:

2 H₂SO₃ + O₂ → 2 H₂SO₄

[bewerk] Gebruik

Zwavelzuur is niet alleen een sterk zuur, het is ook een sterke oxidator en een hygroscopisch (wateronttrekkend) middel. Zwavelzuur is een van de belangrijkste universeel toegepaste grondstoffen in de chemische industrie: in 1997 werd meer dan 130 miljoen ton geproduceerd. De gebruiksgebieden zijn dan ook veelzijdig:

zuiveren van ertsen;
productie van
- sulfaten;
- andere zuren (onder andere fosforzuur);
- Acetonperoxide
- tensiden
als katalysator;
droogmiddel;
ontstopper;
als elektrolyt in loodaccu's voor auto's
levensmiddelenindustrie (hoewel het niet meer in het eindproduct voorkomt).

[bewerk] Waarschuwing

Zwavelzuur is gevaarlijk. Voeg nooit water bij geconcentreerd zwavelzuur, maar doe het andersom. (Ezelsbruggetje om dit te onthouden: "Het mag nooit regenen in zuurland" of "Een sterk zuur laat zich niet dopen".)

Bij toevoeging van water aan zwavelzuur is de hoeveelheid warmte die vrijkomt door het oplossingproces, waarbij het molecuul zwavelzuur ontbindt in een proton, dat zich aan een watermolecule hecht en één éénwaardig negatief sulfaation, groot genoeg om het mengsel te doen spatten. Indien ijs beschikbaar is kan voor het verdunnen van geconcentreerd zwavelzuur het zuur aan ijs worden toegevoegd. In dat geval is de smeltwarmte van het ijs ruim voldoende om de oploswarmte van het zuur te compenseren: de oplossing koelt af. Het voordeel daarvan is dat een koude oplossing waarschuwt door de condensvorming aan de buitenzijde van de fles. Een warme oplossing waarschuwt pas (tot ongeveer 70°C komt er nog weinig damp af) als je de fles vastpakt. Draag beschermende kleding en gezichtbescherming. Er is vaak een nevel van kleine zwavelzuurdruppeltjes die vrijkomt bij het werken met het geconcentreerde zuur. Deze vreet kleding en de huid aan door er water aan te onttrekken en de textielvezels en huid te oxideren. Bij een acute blootstelling aan irriterende dampen met een hoge concentratie van zwavelzuur kan men het ziektebeeld RADS (Reactive Airways Dysfunction Syndrome) ontwikkelen, bij meerdere blootstellingen aan lagere concentraties IIA (Irritant-induced asthma).

[bewerk] Productie

Twee veelgebruikte methoden om op industriële schaal zwavelzuur te fabriceren zijn het lodenkamerproces en het contactproces. Met dit laatste proces kan men het meest zuivere en geconcentreerde zwavelzuur maken.