L’acide sulfurique et le peroxyde d’hydrogène sont parmi les produits chimiques les plus largement utilisés, à la fois industriellement et en laboratoire. Ils sont connectés de plusieurs manières. Deux méthodes de fabrication du peroxyde d’hydrogène impliquent l’utilisation d’acide sulfurique, bien que celles-ci aient été largement remplacées. Plusieurs expériences et démonstrations en laboratoire bien connues qui font partie de nombreux programmes scolaires nécessitent ces deux composés. De plus, le mélange d’acide sulfurique et de peroxyde d’hydrogène produit une solution hautement corrosive avec une variété d’utilisations dans les industries des semi-conducteurs, du papier et des mines.
Le peroxyde d’hydrogène était à l’origine produit en acidifiant le peroxyde de baryum avec de l’acide chlorhydrique. Le chlorure de baryum, qui est également formé par cette réaction, a été éliminé en ajoutant de l’acide sulfurique ; ils réagissent pour produire un précipité insoluble de sulfate de baryum. Une méthode ultérieure impliquait l’hydrolyse de l’acide peroxydisulfurique, produit par l’électrolyse de l’acide sulfurique. Aujourd’hui, cependant, presque tout le peroxyde d’hydrogène est fabriqué par le procédé à l’anthraquinone, une procédure plus économique qui n’implique pas d’acide sulfurique.
La réaction de l’acide sulfurique et du peroxyde d’hydrogène produit une solution aqueuse d’acide peroxymonosulfurique (H2SO5) : H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O. On l’appelle aussi solution piranha en raison de sa corrosivité : elle détruit rapidement la plupart des matières organiques. Un autre nom pour cela est l’acide de Caro, d’après le chimiste allemand Heinrich Caro, qui a le premier produit l’acide. L’acide peroxymonosulfurique pur – un solide cristallin à température ambiante – est préparé par une méthode différente, mais l’acide est généralement utilisé sous forme de solution aqueuse. La solution de Piranha est généralement préparée à partir d’acide sulfurique concentré et de 30% de peroxyde d’hydrogène; les proportions peuvent varier en fonction de l’utilisation, mais un rapport de 3:1 entre l’acide sulfurique et le peroxyde d’hydrogène est une formulation courante.
Cet acide a un certain nombre d’utilisations, mais doit être préparé et manipulé très soigneusement. C’est un puissant agent oxydant et est particulièrement utile pour éliminer les résidus organiques. Pour cette raison, il est parfois utilisé pour nettoyer la verrerie et d’autres équipements de laboratoire. L’acide de Caro est également largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs comme agent de gravure et pour garantir que les plaquettes de silicium et autres composants électroniques délicats sont exempts de contaminants organiques. D’autres utilisations sont dans l’industrie minière — pour séparer les métaux et les minerais et décomposer les composés toxiques du cyanure des eaux usées — et dans l’industrie du papier — pour la délignification et le blanchiment de la pâte de bois.
L’acide sulfurique peut être produit par la réaction du peroxyde d’hydrogène et du dioxyde de soufre : H2O2 + SO2 → H2SO4. Cette méthode n’est pas utilisée commercialement; Cependant, la réaction peut avoir lieu dans l’atmosphère – où l’acide sulfurique et le peroxyde d’hydrogène se trouvent en petites quantités – contribuant aux pluies acides. Le peroxyde d’hydrogène peut se former naturellement par des réactions photochimiques. Le dioxyde de soufre est produit par la combustion de combustibles fossiles contenant du soufre et naturellement par l’activité volcanique. Bien que le peroxyde d’hydrogène ne soit pas requis pour la formation de pluies acides à partir de dioxyde de soufre, la réaction du peroxyde est beaucoup plus rapide.