Ein Schwefelsäurekatalysator ist die chemische Verbindung, die Wasserstoff, Schwefel und Sauerstoff enthält, mit der Summenformel H2SO4, und obwohl sie nur in Spuren vorhanden ist, hilft sie dramatisch, eine Reaktion zu beschleunigen, indem sie ihre Aktivierungsenergie senkt. Schwefelsäure ist eine der weltweit am häufigsten produzierten Chemikalien und kann als Katalysator bereits in geringen Mengen chemische Reaktionen auslösen. Es wird häufig als generischer Säurekatalysator für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet, darunter Kunststoffe, Kraftstoffe und Kleidung.
Im Allgemeinen ist ein Katalysator jede Art von Molekül, die dazu beiträgt, eine Reaktion zu beschleunigen, ohne verbraucht zu werden. Oftmals werden nur geringe Mengen benötigt, um Reaktionen hervorzurufen, die sonst entweder schwierig oder unmöglich wären. Katalysatoren wie Schwefelsäure senken die Aktivierungsenergie einer Reaktion, indem sie neue Zwischenzustände bereitstellen, über die eine Reaktion ablaufen kann. Schwefelsäure kann dies tun, weil es eine starke Säure ist, die Protonen an Reaktanten abgeben kann, wodurch Reaktanten positiv geladene Ionen bilden können, auch als Kationen bekannt. Dabei wird Schwefelsäure zu einem negativ geladenen Ion, das weiter hilft, die positiv geladenen Reaktanten zu stabilisieren, sodass sie andere wünschenswerte Reaktionen eingehen können.
Schwefelsäurekatalysatoren werden in vielen wichtigen industriellen Herstellungsprozessen verwendet. In einer bemerkenswerten Reaktion wird bei der Herstellung von Nylon ein Schwefelsäurekatalysator verwendet. Nylon, ein vielseitiges Material, das zur Herstellung von Kleidung und Stoffen verwendet wird, wird aus Monomeren von Caprolactam synthetisiert. Caprolactam wiederum entsteht, wenn Cyclohexanonoxim in Gegenwart eines Schwefelsäurekatalysators eine sogenannte Beckmann-Umlagerung eingeht. Der Katalysator gibt ein Proton an Cyclahexanonoxim ab, das die Energie des Reaktionszwischenprodukts senkt und es dem Molekül ermöglicht, seine Atome neu anzuordnen, um das Nylonmonomer zu ergeben.
Ein Schwefelsäurekatalysator wird auch bei der Herstellung von Kraftstoffadditiven für Benzin verwendet. Isooctan ist ein wichtiges Additiv, das häufig mit Benzin kombiniert wird, um die Oktanzahl von Kraftstoffen zu erhöhen. Die Erdölindustrie produziert Isooctan durch Kombination von Isobutylen und Isobutan in Gegenwart eines Schwefelsäurekatalysators. Auch hier hilft Schwefelsäure, energieärmere Reaktionszwischenprodukte zu erzeugen, indem sie Protonen spendet, um die Synthese zu ermöglichen.
Schwefelsäurekatalysatoren werden oft wegen ihres Preises, ihrer Verfügbarkeit und ihrer Bequemlichkeit gewählt, da jeder generische Säurekatalysator in der Reaktion verwendet werden kann. Die erste Chemikalie der Wahl ist oft Schwefelsäure, weil sie billig ist und eine der weltweit am weitesten verbreiteten Chemikalien ist. Ursprünglich als Vitriolöl bekannt, war Schwefelsäure eine der ersten Chemikalien, die entdeckt und gereinigt wurde. Schwefelsäure ist mittlerweile im Inventar von praktisch jedem Labor und jeder Chemiefabrik der Welt zu finden.