Un catalizzatore di acido solforico è il composto chimico contenente idrogeno, zolfo e ossigeno, con la formula molecolare H2SO4, e sebbene sia presente solo in tracce, aiuta notevolmente ad accelerare una reazione abbassando la sua energia di attivazione. L’acido solforico è una delle sostanze chimiche più prodotte al mondo e, se usato come catalizzatore, può provocare reazioni chimiche anche se usato in piccole quantità. Viene spesso utilizzato come catalizzatore acido generico per la fabbricazione di un’ampia varietà di prodotti, tra cui plastica, combustibili e abbigliamento.
In generale, un catalizzatore è qualsiasi tipo di molecola che aiuta ad accelerare una reazione senza essere consumata. Spesso sono necessarie solo piccole quantità per provocare reazioni che altrimenti sarebbero difficili o impossibili da eseguire. Catalizzatori come l’acido solforico abbassano l’energia di attivazione di una reazione fornendo nuovi stati intermedi attraverso i quali una reazione può procedere. L’acido solforico può farlo perché è un acido forte che può donare protoni ai reagenti, consentendo ai reagenti di formare ioni con carica positiva, altrimenti noti come cationi. Nel processo, l’acido solforico diventa uno ione con carica negativa, che aiuta ulteriormente a stabilizzare i reagenti a carica positiva, consentendo loro di subire altre reazioni desiderabili.
I catalizzatori di acido solforico sono utilizzati in molti importanti processi di produzione industriale. In una reazione degna di nota, nella produzione di nylon viene utilizzato un catalizzatore di acido solforico. Il nylon, un materiale versatile utilizzato per realizzare abiti e tessuti, è sintetizzato da monomeri di caprolattame. Il caprolattame, a sua volta, viene prodotto quando la cicloesanone ossima subisce il cosiddetto riarrangiamento di Beckmann in presenza di un catalizzatore di acido solforico. Il catalizzatore dona un protone alla ciclaesanone ossima, che abbassa l’energia dell’intermedio di reazione e permette alla molecola di riorganizzare i suoi atomi per dare il monomero di nylon.
Un catalizzatore di acido solforico viene utilizzato anche nella produzione di additivi per carburanti per benzina. L’isoottano è un additivo importante che viene spesso combinato con la benzina per aumentare il numero di ottano del carburante. L’industria petrolifera produce isoottano combinando isobutilene e isobutano in presenza di un catalizzatore di acido solforico. Ancora una volta, l’acido solforico aiuta a creare intermedi di reazione a bassa energia donando protoni per favorire la sintesi.
I catalizzatori di acido solforico sono spesso scelti per il loro prezzo, disponibilità e convenienza, poiché nella reazione può essere utilizzato qualsiasi catalizzatore acido generico. La prima sostanza chimica scelta è spesso l’acido solforico, perché è economico e perché è una delle sostanze chimiche più ampiamente disponibili al mondo. Originariamente noto come olio di vetriolo, l’acido solforico è stato uno dei primi prodotti chimici ad essere scoperto e purificato. L’acido solforico si trova ora nell’inventario di quasi tutti i laboratori e le fabbriche chimiche del mondo.