Un catalyseur d’acide sulfurique est le composé chimique contenant de l’hydrogène, du soufre et de l’oxygène, de formule moléculaire H2SO4, et bien qu’il ne soit présent qu’en quantités infimes, il contribue considérablement à accélérer une réaction en abaissant son énergie d’activation. L’acide sulfurique est l’un des produits chimiques les plus produits au monde, et lorsqu’il est utilisé comme catalyseur, il peut provoquer des réactions chimiques même lorsqu’il est utilisé en petites quantités. Il est souvent utilisé comme catalyseur acide générique pour la fabrication d’une grande variété de produits, notamment les plastiques, les carburants et les vêtements.
En général, un catalyseur est tout type de molécule qui permet d’accélérer une réaction sans être consommé. Souvent, seules de petites quantités sont nécessaires pour provoquer des réactions qui seraient difficiles ou impossibles à réaliser autrement. Les catalyseurs tels que l’acide sulfurique abaissent l’énergie d’activation d’une réaction en fournissant de nouveaux états intermédiaires par lesquels une réaction peut se dérouler. L’acide sulfurique peut le faire car c’est un acide fort qui peut donner des protons aux réactifs, permettant aux réactifs de former des ions chargés positivement, également appelés cations. Dans le processus, l’acide sulfurique devient un ion chargé négativement, ce qui contribue à stabiliser les réactifs chargés positivement, leur permettant de subir d’autres réactions souhaitables.
Les catalyseurs d’acide sulfurique sont utilisés dans de nombreux processus de fabrication industriels importants. Dans une réaction remarquable, un catalyseur d’acide sulfurique est utilisé dans la production de nylon. Le nylon, un matériau polyvalent utilisé pour fabriquer des vêtements et des tissus, est synthétisé à partir de monomères de caprolactame. Le caprolactame, à son tour, est produit lorsque la cyclohexanone oxime subit ce que l’on appelle un réarrangement de Beckmann en présence d’un catalyseur d’acide sulfurique. Le catalyseur donne un proton à la cyclahexanone oxime, ce qui abaisse l’énergie de l’intermédiaire de réaction et permet à la molécule de réarranger ses atomes pour donner le monomère de nylon.
Un catalyseur d’acide sulfurique est également utilisé dans la production d’additifs pour carburant pour l’essence. L’isooctane est un additif important qui est fréquemment associé à l’essence pour augmenter l’indice d’octane du carburant. L’industrie pétrolière produit de l’isooctane en combinant l’isobutylène et l’isobutane en présence d’un catalyseur d’acide sulfurique. Encore une fois, l’acide sulfurique aide à créer des intermédiaires de réaction à plus faible énergie en donnant des protons pour aider à réaliser la synthèse.
Les catalyseurs d’acide sulfurique sont souvent choisis en raison de leur prix, de leur disponibilité et de leur commodité, car tout catalyseur acide générique peut être utilisé dans la réaction. Le premier produit chimique de choix est souvent l’acide sulfurique, parce qu’il est bon marché et parce que c’est l’un des produits chimiques les plus largement disponibles au monde. Connu à l’origine sous le nom d’huile de vitriol, l’acide sulfurique a été l’un des premiers produits chimiques à être découvert et purifié. L’acide sulfurique se trouve désormais dans l’inventaire de pratiquement tous les laboratoires et usines chimiques du monde.