L’acide sulfurique est à la fois un acide fort et un puissant déshydrateur. Il est fabriqué à partir d’un dérivé de l’élément soufre, son trioxyde, le SO3. L’hydroxyde de sodium peut, de même, être fabriqué à partir de son oxyde, Na2O, à partir du métal lui-même, ou en utilisant un certain nombre d’autres procédés, y compris l’électrolyse. Le sodium métallique est le plus commun des métaux alcalins et son hydroxyde est une base forte. La combinaison d’acide sulfurique et d’hydroxyde de sodium peut donner l’un ou l’autre de deux composés, le sulfate acide de sodium – également appelé bisulfate de sodium (NaHSO4) – ou le sulfate de sodium (Na2SO4).
La préparation de bisulfate à partir d’acide sulfurique et d’hydroxyde de sodium nécessite un rapport molaire de un à un des réactifs – une mole est le poids moléculaire, en grammes. Le sulfate est formé en combinant deux moles d’hydroxyde de sodium avec une seule mole d’acide sulfurique. Après une série d’étapes préliminaires menant à sa formation, le trioxyde de soufre, parfois appelé anhydride d’acide sulfurique, peut être mis à réagir avec de l’eau pour former de l’acide sulfurique SO3 + H2O → H2SO4.
L’hydroxyde de sodium est préparé par électrolyse, l’équation simplifiée s’écrivant 2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + Cl2↑ + H2↑. La réaction conduisant à la formation du sulfate acide est NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O. Ce composé est à la fois un sel et un acide, et peut être mis à réagir avec de l’hydroxyde de sodium supplémentaire comme suit : NaHSO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O.
La réaction de l’acide sulfurique et de l’hydroxyde de sodium pour former un sel est appelée réaction acide-base – atteignant un pH de 7.0, similaire à celui de l’eau pure, dans une plage de possibilités de 0 à 14 – est appelée neutralisation. La formation du bisulfate représente une neutralisation incomplète ou partielle. Bien que le NaHSO4 ne soit pas aussi acide que l’acide sulfurique n’ayant pas réagi, une solution aqueuse d’une molaire (1.0 m) de l’acide-sel a un pH inférieur à 1.0. Pour cette raison, le bisulfate de sodium est parfois choisi pour les applications d’abaissement du pH. Le bisulfate de sodium est également utile dans la finition des métaux, dans le nettoyage et comme agent de décapage.
Le sulfate de sodium neutre est vendu dans le commerce sous le nom de sel de Glauber décahydraté (ce qui signifie dix eaux) (Na2SO4·10H2O). Le sulfate de sodium peut également être acheté – sans eau – sous forme de sel «anhydre». Il est notamment utilisé dans les lessives en poudre et dans la fabrication de textiles ; il est également de moins en moins utilisé dans l’industrie du papier. Non considéré comme souhaitable, le sulfate de sodium est un sous-produit dans la fabrication de rayonne. Pire encore, il est connu pour attaquer le béton et le mortier, posant un risque pour les structures nouvelles, ainsi que les structures existantes.
Il faut être prudent lors de la manipulation de l’acide sulfurique et de l’hydroxyde de sodium. Les réactifs sont dangereux en eux-mêmes, et s’ils sont purs, ou même simplement en solution concentrée, la réaction est violente. Bien qu’il résulte de la combinaison des produits chimiques très dangereux acide sulfurique et hydroxyde de sodium, le sulfate de sodium n’est pas considéré comme un déchet dangereux.