Was ist an der Herstellung von Schwefelsäure beteiligt?

Der Prozess der Herstellung von Schwefelsäure wird in alten Texten seit dem ersten Jahrhundert n. Chr. Mit vielen Variationen der Methoden diskutiert. Der Prozess hängt vom Verwendungszweck des fertigen Produkts ab. In den ersten Jahrhunderten der industriellen Produktion wurden Schwefel und Kaliumnitrat zusammen verbrannt und mit Dampf kombiniert, um eine schwache Schwefelsäure zu erzeugen. Moderne Methoden der industriellen Schwefelsäureherstellung beinhalten die Kombination von Schwefel und Sauerstoff mit Wärme unter Verwendung von Vanadiumoxid als Katalysator. Nahezu alle industriellen Anwendungen verwenden dieses als Kontaktverfahren bekannte Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure.

Ursprünglich als Vitriolöl bekannt, beziehen sich viele alte Texte auf Schwefelsäure als natürlich vorkommendes Mineral. Im Laufe der Jahrhunderte wurden zahlreiche Methoden zur künstlichen Herstellung von Schwefelsäure entwickelt. Während jede Methode Schwefelsäure produziert, unterscheiden sich die Konzentrationen. Bei den meisten Methoden geht es darum, Schwefel oder verschiedene Schwefelderivate mit anderen Elementen zu erhitzen und dann das Endprodukt mit Wasser zu kombinieren.

Basierend auf einer Methode aus dem 17. Jahrhundert, die von einem niederländischen Chemiker entwickelt wurde, verfeinerte der englische Erfinder John Roebuck die ursprüngliche industrielle Methode, den sogenannten Bleikammerprozess. Mit Schwefel und Kaliumnitrat, besser bekannt als Salpeter, entwickelte Roebuck eine Methode, um die beiden Mineralien in einer mit Dampf gefüllten Bleikammer zu verbrennen. Obwohl weniger konzentriert als moderne Schwefelsäure, war diese Methode bis ins 19. Jahrhundert der Standard für die Herstellung von Schwefelsäure in großen Mengen. Verfeinerungen des Prozesses über zwei Jahrhunderte halfen dabei, das Endprodukt zu reinigen und die Konzentration auf 78 Prozent zu erhöhen.

Die steigende Nachfrage nach verschiedenen Farbstoffen und anderen industriellen Anwendungen erforderte mehr konzentrierte Schwefelsäure. Als solche entstanden während der industriellen Revolution Methoden zur Herstellung von Schwefelsäure in höheren Konzentrationen. Trockendestillationsmethoden ermöglichten es Eisendisulfid, durch mehrere Erhitzungs- und Zersetzungsstufen Eisenoxid und Schwefeltrioxid herzustellen. Die Zugabe von Wasser zum Schwefeltrioxid erzeugte eine Vielzahl von Schwefelsäurekonzentrationen.

Vereinfachte Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure sind weniger aufwendig als industrielle Verfahren. In Experimenten im Chemieunterricht wird Kindern oft beigebracht, wie man schwache Schwefelsäure herstellt. Solche Verfahren beinhalten einen einfachen Prozess, ähnlich wie der ursprüngliche Bleikammerprozess. Anstatt eine Bleikammer zu verwenden, werden in diesen Unterrichtsstunden oft ein Bunsenbrenner, eine Kupferendkappe, etwas Natriumnitrat, etwas Schwefel und ein Plastiksodabehälter als Reaktor verwendet.

Hitze wird verwendet, um den Schwefel und das Natriumnitrat in der Kupferendkappe zu schmelzen. Sobald die Kupferapparatur ausreichend verbrannt ist, wird sie in einen teilweise mit Wasser gefüllten Kunststoffbehälter gelegt. Im Laufe der Zeit füllt sich der Behälter mit verschiedenen Gasnebenprodukten, die vom Wasser absorbiert werden, um Schwefelsäure zu erzeugen. Normalerweise dauert der Prozess einige Stunden, im Gegensatz zu industriellen Prozessen, die aufgrund eines aufwendigeren Prozesses schneller abgeschlossen werden.