Kakšna je povezava med žveplovo kislino in vodikovim peroksidom?

Žveplova kislina in vodikov peroksid sta med najpogosteje uporabljenimi kemikalijami, tako v industriji kot v laboratoriju. Povezani so na več načinov. Dva načina proizvodnje vodikovega peroksida vključujeta uporabo žveplove kisline, čeprav sta bili v veliki meri nadomeščeni. Številni dobro znani laboratorijski poskusi in demonstracije, ki so del številnih šolskih učnih načrtov, zahtevajo ti dve spojini. Poleg tega z mešanjem žveplove kisline in vodikovega peroksida nastane zelo korozivna raztopina, ki se lahko uporablja v polprevodniški, papirni in rudarski industriji.

Vodikov peroksid je bil prvotno proizveden z nakisanjem barijevega peroksida s klorovodikovo kislino. Barijev klorid, ki prav tako nastane pri tej reakciji, smo odstranili z dodajanjem žveplove kisline; reagirajo tako, da nastane netopna oborina barijevega sulfata. Naslednja metoda je vključevala hidrolizo peroksidižveplove kisline, proizvedene z elektrolizo žveplove kisline. Danes pa je skoraj ves vodikov peroksid izdelan po antrakinonskem postopku, ki je bolj ekonomičen postopek, ki ne vključuje žveplove kisline.

Pri reakciji žveplove kisline in vodikovega peroksida nastane vodna raztopina peroksimonožveplove kisline (H2SO5): H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O. To je zaradi svoje jedkosti znano tudi kot “raztopina pirane”: hitro uniči večino organskih materialov. Drugo ime zanjo je Carova kislina, po nemškem kemiku Heinrichu Caru, ki je kislino prvi izdelal. Čisto peroksimonožveplovo kislino – kristalno trdno snov pri sobni temperaturi – pripravimo po drugačni metodi, vendar se kislina običajno uporablja kot vodna raztopina. Raztopino Piranha običajno pripravimo iz koncentrirane žveplove kisline in 30 % vodikovega peroksida; razmerja se lahko razlikujejo glede na uporabo, vendar je razmerje med žveplovo kislino in vodikovim peroksidom 3:1 običajna formula.

Ta kislina ima številne namene, vendar jo je treba pripraviti in ravnati zelo previdno. Je močan oksidant in je še posebej uporaben za odstranjevanje organskih ostankov. Zaradi tega se včasih uporablja za čiščenje steklene posode in druge laboratorijske opreme. Carova kislina se pogosto uporablja tudi v polprevodniški industriji kot jedkalo in za zagotavljanje, da silicijeve rezine in druge občutljive elektronske komponente ne vsebujejo organskih onesnaževalcev. Druge uporabe so v rudarski industriji — za ločevanje kovin in rud ter razgradnjo strupenih cianidnih spojin iz odpadne vode — in v papirni industriji — za delignifikacijo in beljenje lesne kaše.

Žveplovo kislino lahko pridobimo z reakcijo vodikovega peroksida in žveplovega dioksida: H2O2 + SO2 → H2SO4. Ta metoda se ne uporablja komercialno; vendar pa lahko reakcija poteka v ozračju – kjer sta tako žveplova kislina kot vodikov peroksid v majhnih količinah – kar prispeva k kislemu dežju. Vodikov peroksid se lahko naravno tvori s fotokemičnimi reakcijami. Žveplov dioksid nastane s sežiganjem fosilnih goriv, ​​ki vsebujejo žveplo, in naravno z vulkansko dejavnostjo. Čeprav vodikov peroksid ni potreben za nastanek kislega dežja iz žveplovega dioksida, je reakcija peroksida veliko hitrejša.