Τι εμπλέκεται στην κατασκευή θειικού οξέος;

Η διαδικασία κατασκευής θειικού οξέος έχει συζητηθεί στα αρχαία κείμενα από τον πρώτο αιώνα μ.Χ., με πολλές παραλλαγές στις μεθόδους.Αυτό που εμπλέκεται στη διαδικασία εξαρτάται από το σκοπό του τελικού προϊόντος.Για τους πρώτους αιώνες βιομηχανικής παραγωγής, το θείο και το νιτρικό κάλιο καίγονται μαζί και σε συνδυασμό με ατμό για να δημιουργηθούν ένα αδύναμο θειικό οξύ.Οι σύγχρονες μέθοδοι της βιομηχανικής παραγωγής θειικού οξέος περιλαμβάνουν τον συνδυασμό θείου και οξυγόνου με θερμότητα, ενώ χρησιμοποιείται οξείδιο του βαναδίου ως καταλύτης.Σχεδόν όλες οι εφαρμογές βιομηχανικού βαθμού χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία, γνωστή ως διαδικασία επαφής, για την κατασκευή θειικού οξέος.

Αρχικά γνωστό ως πετρέλαιο της βιτριόλης, πολλά αρχαία κείμενα αναφέρονται στο θειικό οξύ ως ένα φυσικά που απαντώνται μεταλλικό.Μέσα από τους αιώνες έχουν αναπτυχθεί πολυάριθμες μέθοδοι για την τεχνητή δημιουργία θειικού οξέος.Ενώ κάθε μέθοδος παράγει θειικό οξύ, τα επίπεδα συγκέντρωσης διαφέρουν.Οι περισσότερες μέθοδοι επικεντρώνονται γύρω από τη θέρμανση θείου ή διάφορα παράγωγα θείου με άλλα στοιχεία και στη συνέχεια συνδυάζοντας το τελικό προϊόν με νερό.

Με βάση μια μέθοδο του 17ου αιώνα που αναπτύχθηκε από έναν Ολλανδό χημικό, ο Αγγλικός εφευρέτης John Roebuck εξέφρασε την αρχική βιομηχανική μέθοδο, γνωστή ως διαδικασία Lead Chamber.Χρησιμοποιώντας νιτρικό θείο και κάλιο, γνωστό ως Saltpeter, ο Roebuck ανέπτυξε μια μέθοδο για την καύση των δύο ορυκτών σε ένα θάλαμο μολύβδου γεμάτο με ατμό.Αν και λιγότερο συμπυκνωμένο από το σύγχρονο θειικό οξύ, αυτή η μέθοδος ήταν το πρότυπο για την κατασκευή θειικού οξέος σε μεγάλες ποσότητες μέχρι τον 19ο αιώνα.Οι βελτιώσεις στη διαδικασία πάνω από δύο αιώνες συνέβαλαν στον καθαρισμό του τελικού προϊόντος και στην αύξηση της συγκέντρωσης στο 78 %. Οι αυξανόμενες απαιτήσεις για διάφορες βαφές και άλλες βιομηχανικές εφαρμογές απαιτούσαν περισσότερο συμπυκνωμένο θειικό οξύ.Ως εκ τούτου, οι μέθοδοι για την κατασκευή θειικού οξέος σε υψηλότερες συγκεντρώσεις προέκυψαν κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης.Οι μέθοδοι ξηράς αποστάσεως επέτρεψαν το δισουλφίδιο του σιδήρου, μέσω αρκετών σταδίων θέρμανσης και αποσύνθεσης, για την παραγωγή του τριογονικού οξειδίου του σιδήρου και του θείου.Η προσθήκη νερού στο τριοξείδιο του θείου παρήγαγε μια ποικιλία συγκεντρώσεων θειικού οξέος.

Οι απλοϊκές μέθοδοι για την κατασκευή θειικού οξέος είναι λιγότερο εμπλεκόμενες από τις βιομηχανικές μεθόδους.Τα παιδιά συχνά διδάσκονται πώς να κάνουν αδύναμο θειικό οξύ στα πειράματα κατηγορίας χημείας.Τέτοιες μέθοδοι περιλαμβάνουν μια απλή διαδικασία, όπως και η αρχική διαδικασία του θαλάμου μολύβδου.Αντί να χρησιμοποιούν ένα θάλαμο μολύβδου, αυτά τα μαθήματα διδασκαλίας χρησιμοποιούν συχνά έναν καυστήρα Bunsen, ένα καπάκι χαλκού, κάποιο νιτρικό νάτριο, κάποιο θείο και ένα πλαστικό δοχείο σόδα ως αντιδραστήρα.

Η θερμότητα χρησιμοποιείται για να λιώσει το θείο και το νιτρικό νάτριο στο άκρο του χαλκού.Μόλις καεί επαρκώς, η συσκευή χαλκού τοποθετείται μέσα σε ένα πλαστικό δοχείο γεμάτο εν μέρει με νερό.Με την πάροδο του χρόνου, το δοχείο γεμίζει με διάφορα υποπροϊόντα αερίου, τα οποία απορροφώνται στο νερό για να δημιουργήσουν θειικό οξύ.Συνήθως, η διαδικασία διαρκεί μερικές ώρες για να ολοκληρωθεί, σε αντίθεση με τις βιομηχανικές διαδικασίες που τελειώνουν ταχύτερα λόγω μιας πιο εμπλεκόμενης διαδικασίας.