Wässrige Schwefelsäure ist eine Mischung aus Schwefelsäure und Wasser und wird am häufigsten verkauft. Das lateinische Wort für Wasser ist aqua, woher der Begriff wässrig stammt. Schwefelsäure oder H2SO4 wird häufig in der chemischen Verarbeitung, für Batterien und als Entwässerungsmittel verwendet, um Wasser aus anderen Materialien zu entfernen.
Wenn Schwefelsäure mit Wasser gemischt wird, werden die Wasserstoffatome zu Ionen, das heißt, sie trennen sich vom Säuremolekül, entwickeln eine kleine elektrische Ladung und stehen für die Reaktion mit anderen Molekülen zur Verfügung. Da jedes Molekül zwei Wasserstoffatome enthält, wird Schwefelsäure als zweibasige Säure bezeichnet. Der Ionisationsprozess erfordert die Anwesenheit von Wasser, daher wird bei den meisten chemischen Verfahren wässrige Schwefelsäure verwendet.
Schwefelsäure hat eine solche Affinität oder starke Anziehungskraft zu Wasser, dass starke Säure zum Trocknen anderer Chemikalien verwendet werden kann. Dies ist als Dehydration bekannt, was von Hydro, dem griechischen Wort für Wasser, stammt. Wenn die Säure Wasser absorbiert, wird sie zu einer schwächeren wässrigen Schwefelsäurelösung und muss schließlich durch frische Säure ersetzt oder zu einer starken Säure regeneriert werden. Die Zugabe von Schwefelsäure zu Wasser erzeugt eine große Hitze, die kontrolliert werden muss, um ein Kochen der Mischung zu verhindern.
Es gibt zwei primäre kommerzielle Möglichkeiten zur Herstellung von Schwefelsäure, die Bleikammer- und Kontaktverfahren. Der im 1700. Jahrhundert erfundene Bleikammerprozess verwendet eine Reaktion von Schwefel und Kaliumnitrat oder Salpeter mit Dampf in einem mit Blei ausgekleideten Reaktor, um Schwefeltrioxid zu bilden. Das Schwefeltrioxid kann in Wasser gelöst werden, um wässrige Schwefelsäure zu bilden, typischerweise mit Konzentrationen von etwa 70 % Säure.
In den 1830er Jahren wurde das Kontaktverfahren erfunden, um eine konzentriertere Säure zu erzeugen. Dieser Prozess verwendet einen Metallkatalysator, der teuer in der Herstellung ist, aber Säurekonzentrationen von bis zu 98% erzeugen kann. Dies wird als konzentrierte Säure bezeichnet und ist im 20. und 21. Jahrhundert allgemein die bevorzugte Herstellungsmethode.
Wässrige Schwefelsäure ist ein üblicher Rohstoff für die Herstellung von Düngemitteln, anderen chemischen Zwischenprodukten und Blei-Säure-Fahrzeugbatterien. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts waren Batterien aus Bleiplatten, die in einer Schwefelsäurelösung suspendiert waren, eine gängige Methode zur Stromerzeugung für Fahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge. Das Blei reagiert mit der Säurelösung und bildet Molekülionen, die einen elektrischen Strom erzeugen.
Wenn die Batterie Strom erzeugt, reagieren Blei und Säure zu Bleisulfat, einem weißen Pulver, das sich am Boden der Batterie ansammelt. Diese Batterien sind wiederaufladbar, was bedeutet, dass ein elektrischer Strom, der durch die Batterie geleitet wird, diese Reaktion umkehrt und eine erneute Ablagerung des Bleis auf den Platten ermöglicht. Während des Ladevorgangs bilden die Sulfationen Schwefelsäure, die eine konzentriertere Mischung in der Batterie erzeugt und bei Bedarf mehr elektrische Leistung liefert.