Brennisteinssýra

Þrívíddarbygging brennisteinssýru.

Brennisteinssýra, H₂SO₄ er römm sýra, sem hefur mólmassann 98,1 g/mól. Hún er leysanleg í vatni í öllum styrkleikum. Þegar miklu magni af SO_{3 (g)} er bætt út í brennisteinssýru myndast H₂S₂O₇, sem er kallað rjúkandi brennisteinssýra (enska: fuming sulfuric acid) eða oleum.

Brennisteinssýra er mikið notuð bæði í efnahvörfum sem og í iðnaði, þar er hún það mikið notuð að hún er mest framleidda iðnaðarefnasambandið. Hún er einkum notuð í áburðarframleiðslu, málmgrýtisvinnslu, efnasmíðar og olíuvinnslu.

Vötnunarhvarf brennisteinssýru er gífurlega útvermið. Ef vatni er bætt út í sýruna getur það hæglega soðið, þetta þýðir að alltaf á að setja sýruna út í vatn, ekki öfugt. Hluti af þessum vanda er vegna þess að vatn flýtur ofan á sýrunni vegna minni eðlisþyngdar. Þar sem vötnun brennisteinssýrunnar er hagstæð varmafræðilega er hún mjög hentug til ýmissar þurrkunar. Hún er til dæmis notuð til þess að þurrka hina og þessa ávexti.

Brennisteinssýra er svo vatnssækin að hún bókstaflega rýfur vetnis- og súrefnisatóm úr öðrum efnum. Til dæmis mun það að blanda saman brennisteinssýru og glúkósa (C₆H₁₂O₆) gefa af sér kolefni og vatn (sem þynnir sýruna). Hvarfið er C₆H₁₂O₆ → 6C + 6H₂O.

Súrt regn inniheldur meðal annars brennisteinssýru.

Framleiðsla

Sú aðferð sem er notuð í framleiðslu á brennisteinssýru til iðnaðar heitir Contact aðferðin. Hún notar vanadíum(V) oxíð sem hvata. Aðferðin er í þremur skrefum:

1. Undirbúningur og hreinsun SO₂ og súrefnis.
   • Hreinsun súrefnis og SO₂ er nauðsynleg til að koma í veg fyrir hvataeitrun (hindrun virkni hvatanna). Því næst er gasið þvegið með vatni og þurrkað með brennisteinssýru.
   • Til þess að spara orku er hvarfblandan hituð með varmanum sem losnar úr næsta þrepi.
2. Hvötuð oxun SO₂ yfir í SO₃
   • Efnaformúla hvarfsins er 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} ↔ 2 SO_{3 (g)}
   • Til þess að auka hraða hvarfsins er hafður hár hiti (450 °C) og hár þrýstingur (200 kPa eða 2 atm). Einnig er notaður hvatinn V₂O₅. Þessi háttur er hafður á til þess að tryggja 95% heimtur.
3. Hvarf SO₃ yfir í brennisteinssýru
   • Hið heita SO₃ er síðan leyst upp í brennisteinssýru til þess að fá rjúkandi brennisteinssýru. Hvarfið er H₂SO_{4 (l)} + SO_{3 (g)} → H₂S₂O_{7 (l)}
   • Ekki væri raunhæft að leysa SO₃ beint upp í vatni vegna hversu útvermið hvarfið er. Gufa myndast í stað vökva.
   • Rjúkandi brennisteinssýran er þynnt með vatni og fæst þá fullsterk brennisteinssýra. Formúla hvarfsins er H₂S₂O_{7 (l)} + H₂O_(l) → 2 H₂SO_{4 (l)}