Un catalizador de ácido sulfúrico es el compuesto químico que contiene hidrógeno, azufre y oxígeno, con la fórmula molecular H2SO4, y aunque está presente solo en pequeñas cantidades, ayuda dramáticamente a acelerar una reacción al disminuir su energía de activación. El ácido sulfúrico es uno de los productos químicos más producidos en el mundo y, cuando se utiliza como catalizador, puede provocar reacciones químicas incluso cuando se utiliza en pequeñas cantidades. A menudo se utiliza como catalizador ácido genérico para la fabricación de una amplia variedad de productos, incluidos plásticos, combustibles y ropa.
En general, un catalizador es cualquier tipo de molécula que ayuda a acelerar una reacción sin consumirse. A menudo, solo se necesitan pequeñas cantidades para provocar reacciones que serían difíciles o imposibles de realizar de otra manera. Los catalizadores como el ácido sulfúrico reducen la energía de activación de una reacción al proporcionar nuevos estados intermedios mediante los cuales puede proceder una reacción. El ácido sulfúrico puede hacer esto porque es un ácido fuerte que puede donar protones a los reactivos, lo que permite que los reactivos formen iones con carga positiva, también conocidos como cationes. En el proceso, el ácido sulfúrico se convierte en un ión cargado negativamente, lo que ayuda a estabilizar los reactivos cargados positivamente, lo que les permite experimentar otras reacciones deseables.
Los catalizadores de ácido sulfúrico se utilizan en muchos procesos de fabricación industriales importantes. En una reacción notable, se utiliza un catalizador de ácido sulfúrico en la producción de nailon. El nailon, un material versátil que se utiliza para confeccionar ropa y tejidos, se sintetiza a partir de monómeros de caprolactama. La caprolactama, a su vez, se produce cuando la ciclohexanona oxima sufre lo que se conoce como transposición de Beckmann en presencia de un catalizador de ácido sulfúrico. El catalizador dona un protón a la ciclahexanona oxima, lo que reduce la energía del intermedio de reacción y permite que la molécula reorganice sus átomos para dar el monómero de nailon.
También se utiliza un catalizador de ácido sulfúrico en la producción de aditivos de combustible para gasolina. El isooctano es un aditivo importante que se combina con frecuencia con la gasolina para aumentar el octanaje del combustible de motor. La industria del petróleo produce isooctano combinando isobutileno e isobutano en presencia de un catalizador de ácido sulfúrico. Una vez más, el ácido sulfúrico ayuda a crear intermedios de reacción de menor energía al donar protones para ayudar a producir la síntesis.
Los catalizadores de ácido sulfúrico se eligen a menudo debido a su precio, disponibilidad y conveniencia, porque se puede usar cualquier catalizador ácido genérico en la reacción. El primer producto químico de elección suele ser el ácido sulfúrico, porque es barato y porque es uno de los productos químicos más disponibles en el mundo. Originalmente conocido como aceite de vitriolo, el ácido sulfúrico fue uno de los primeros productos químicos en ser descubierto y purificado. El ácido sulfúrico se puede encontrar ahora en el inventario de prácticamente todos los laboratorios y fábricas de productos químicos del mundo.