Kakšna je povezava med žveplovo kislino in fosforno kislino?

Najpomembnejša povezava med žveplovo kislino in fosforno kislino je običajno ta, da je ena potrebna za tvorbo drugega: fosforjeva kislina nastane, ko žveplova kislina interagira s trikalcijevim fosfatom, kemično spojino, ki je široko prisotna v tleh. V mnogih najpomembnejših pogledih so kisline zelo podobne, čeprav je žveplova različica ponavadi veliko močneje kisla in je pogosto bolj jedka in posledično potencialno nevarna. Raziskovalci in študenti pogosto uporabljajo šibkejšo fosforno različico v simuliranih laboratorijih in testih, ker se v večini okoliščin obnaša skoraj enako, ne da bi bila tako močna. Zlasti razredčeni se lahko žveplova in fosforjeva kislina uporabljata kot katalizatorji za iste kemijske reakcije. Imajo tako vzporedne lastnosti, da sta njuni identifikacijski številki Združenih narodov in Severne Amerike za opozorila in nevarnosti enaki.

Kemijske in fizikalne podobnosti
Obe kislini imata zelo podobno kemično strukturo, če gledamo na mikroskopski ravni. Glavna razlika med njima je atom vodika in jedrni kislinski element. Kemična formula za žveplovo kislino je na primer H2SO4; v celoti je sestavljen iz vodika, žvepla in kisika. Nasprotno pa fosforjeva kislina nosi formulo H3PO4. Ima dodaten vodik in namesto žvepla vsebuje fosfor. Vendar sta fosfor in žveplo zelo tesno povezana. Ko žveplo sodeluje s pravimi komponentami in v pravih okoliščinah, se lahko dejansko spremeni v fosfor. Ta povezava vpliva na skoraj vsako razporeditev elementa.

Znanstveniki imajo nekaj različnih načinov za takojšnje razlikovanje kislin, od katerih so nekateri enostavnejši od drugih. Barva, konsistenca in vonj so običajno nekateri od prvih namigov, vendar sta v vseh teh pogledih žveplova in fosforjeva kislina enaki. Pravzaprav so lastnosti tako podobne, da sta ti dve pogosto razvrščeni v isto kategorijo kemikalij. Obe sta brezbarvni tekočini, ki sta eksplozivni, če se neustrezno dodata vodi. So tudi jedke in so močni oksidanti, ko so izpostavljeni večini materialov, zlasti kovinam.

Uporaba pri titraciji
Kisline delujejo kot katalizatorji, kar pomeni, da pomagajo, da reakcija poteka hitreje, tako da združi določene skupine atomov. Žveplova in fosforjeva kislina imata podobno velikost, obliko in električni naboj. Delujejo skoraj enako kot katalizatorji – pravzaprav bodo številni razredi kemije posnemali industrijske postopke, ki običajno zahtevajo žveplovo kislino z mešanjem fosforne kisline, kar je varnejše. Organizmi pogosto uporabljajo fosforno kislino, zaradi česar je pri prebavi veliko varnejša od žveplove kisline.

Lastnost kislin, imenovana disasociacija, določa, kolikokrat se kislina razbije. Žveplova kislina je diprotonična, kar pomeni, da se loči dvakrat, fosforjeva kislina pa je triprotonska, kar pomeni, da se loči trikrat. To omogoča, da se oba uporabljata kot pufra, kar pomeni, da lahko stabilizirata kislinske lastnosti raztopine. Žveplova in fosforjeva kislina se uporabljata, ker se večkrat ločita.

Uporaba v proizvodnji in industriji
Večina porabljene žveplove kisline se uporablja v industriji gnojenja. To ni zato, ker je žveplova kislina dobra za rastline, ampak zato, ker se uporablja za proizvodnjo fosforne kisline. Pri mokrem postopku se kamnine, bogate s fosforjem, izkopljejo in pomešajo z žveplovo kislino. To sprošča plin in fosforno kislino v nižjih koncentracijah. Fosforna kislina se sčasoma doda v tla, da dobimo gnojilo, ki je bogato s fosforjem.
Premisleki o jedkosti
V biologiji lahko žveplova kislina pogosto opravlja enake naloge kot fosforna kislina. Ta povezava izvira iz starodavnih organizmov, ki so uporabljali žveplovo kislino; sodobni organizmi uporabljajo fosforno kislino, ker je manj jedka. Poskusi se izvajajo, da bi preizkusili to povezavo in razumeli, zakaj je žveplova kislina boljša pri določenih nalogah, kot je razgradnja hrane. V nekaterih primerih je žveplova kislina postala strupena za organizme in fosforjeva kislina deluje veliko bolje. V drugih poskusih so rezultati presenetljivi, ker žveplova kislina ne povzroča škode in opravi nalogo hitreje kot fosforna kislina.