Welche Faktoren beeinflussen die Korrosion mit Schwefelsäure?

Korrosion mit Schwefelsäure tritt aufgrund von drei Hauptfaktoren auf: Temperatur, Konzentration und Materialzusammensetzung. Diese Faktoren beeinflussen zwei Haupteigenschaften von Schwefelsäure, ihre Aktivitätsrate und Oxidationsrate. Die Aktivitätsrate bedeutet, wie gut sich Schwefelsäure auflöst oder abbaut, und die Oxidationsrate bedeutet, wie leicht sich die elektrische Ladung ändern kann, was neue Reaktionen und mehr Korrosion ermöglicht. Metallrosten ist ein Beispiel für Oxidation, die die Reaktion von Eisen mit Wasser zur Bildung von Eisenoxid oder Rost verursacht. Beide Eigenschaften erhöhen die Korrosion mit Schwefelsäure und beide werden mit steigender Temperatur und Konzentration der Schwefelsäurelösung stärker.

Bei der Betrachtung von Schwefelsäure und Korrosion spielt die Art des Materials eine wichtige Rolle. Selbst verdünnte Schwefelsäure bei niedrigen Temperaturen führt zur Korrosion organischer Materialien, nicht jedoch von Metallen. Materialien auf Kohlenstoffbasis, wie beispielsweise Haut, sind aufgrund ihrer organischen Zusammensetzung stark korrosiv, wenn sie Schwefelsäure ausgesetzt sind. Säureverbrennungen sind eigentlich wie das Schmelzen in einem heißen Feuer; der Kohlenstoff verwandelt sich in Kohlendioxid, und die Wärme entsteht aus der Vermischung der Schwefelsäure mit dem in organischen Stoffen eingeschlossenen Wasser. Diese Entwässerung oder Austrocknung führt zu Korrosion, weil das Wasser aus den Zellen herausgerissen wird und sie dabei zerstört.

Die Aktivitätsrate und Oxidationsrate von Schwefelsäure werden von der Temperatur beeinflusst. Mit mehr Hitze kommt mehr Kraft, sich aufzulösen und Reaktionen hervorzurufen; also mehr korrosion. Bei Metallen tritt bei verdünnter Schwefelsäure keine Oxidation auf, da nicht genug Säure zerfallen darf. Dies liegt daran, dass Schwefelsäure zwei Wasserstoffatome hat, die für die meisten Oxidationsreaktionen mit Metallen getrennt werden müssen. Unter den gleichen Bedingungen, geringer Hitze und niedriger Konzentration, korrodieren die meisten Metalle nicht, aber Schwefelsäure kann bei hohen Temperaturen sehr korrosiv werden.

Über 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) beginnt konzentrierte Schwefelsäure automatisch, ein weiteres Wasserstoffatom freizusetzen, wodurch beide Wasserstoffatome freigesetzt werden. Dadurch kann eine Oxidation auftreten, die die meisten Metalle durch Bildung eines Metallsulfats und Wasserstoffgases korrodiert. Bei mehr als 302° Fahrenheit (150° Celsius) wird die Aktivitätsrate extrem und die Korrosion mit Schwefelsäure ist nicht mehr aufzuhalten. Sogar Tantalin, eine Legierung, die entwickelt wurde, um in einer hochtemperaturkonzentrierten Schwefelsäurelösung nicht zu korrodieren, korrodiert unter diesen Bedingungen schnell.

In „wasserfreier“ konzentrierter Schwefelsäure kommt es zu einem skurrilen Ereignis. In diesem Zustand, der nur in Schaumform vorliegt, erfahren die meisten Metalle weniger Korrosion mit Schwefelsäure, da der Wasserstoff Wasser verwendet, um sich von der Schwefelsäure zu trennen oder zu dissoziieren. Ohne Wasser verliert die Schwefelsäure ihre Oxidationsfähigkeit, und Korrosion kann nur durch Säureaktivität verursacht werden, die immer noch extrem hoch ist, aber Materialien, in denen kein Wasser vorhanden ist, nicht angreift. Ein Grund für den täglichen Einsatz von Schwefelsäure in verschiedenen Industrien ist die Entwässerung von Produkten und Materialien. Fast jedes wasserhaltige Material, sogar Zuckerkristalle, dehydrieren stärker, wenn es konzentrierter Schwefelsäure ausgesetzt wird.