Koks yra sieros rūgšties ir vandenilio peroksido ryšys?

Sieros rūgštis ir vandenilio peroksidas yra vieni plačiausiai naudojamų cheminių medžiagų tiek pramonėje, tiek laboratorijoje. Jie yra sujungti keliais būdais. Du vandenilio peroksido gamybos būdai apima sieros rūgšties naudojimą, nors jie iš esmės buvo pakeisti. Keletui gerai žinomų laboratorinių eksperimentų ir demonstracijų, kurie yra daugelio mokyklų mokymo programų dalis, reikalingi šie du junginiai. Be to, sumaišius sieros rūgštį ir vandenilio peroksidą, gaunamas labai korozinis tirpalas, kurį galima įvairiai panaudoti puslaidininkių, popieriaus ir kasybos pramonėje.

Vandenilio peroksidas iš pradžių buvo gaminamas rūgštinant bario peroksidą druskos rūgštimi. Bario chloridas, kuris taip pat susidaro šios reakcijos metu, buvo pašalintas pridedant sieros rūgšties; jie reaguoja, kad susidarytų netirpios bario sulfato nuosėdos. Vėlesnis metodas buvo sieros rūgšties peroksidinės rūgšties hidrolizė, gaunama elektrolizuojant sieros rūgštį. Tačiau šiandien beveik visas vandenilio peroksidas gaminamas antrachinono būdu – ekonomiškesnė procedūra, kuriai nereikia sieros rūgšties.

Sieros rūgšties ir vandenilio peroksido reakcijos metu susidaro vandeninis peroksimonosieros rūgšties (H2SO5) tirpalas: H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O. Jis taip pat žinomas kaip „piranijos tirpalas“ dėl savo korozinio poveikio: jis greitai sunaikina daugumą organinių medžiagų. Kitas jos pavadinimas yra Caro rūgštis, pavadinta vokiečių chemiko Heinricho Caro, kuris pirmasis pagamino rūgštį, vardu. Gryna peroksimonosieros rūgštis – kristalinė kieta medžiaga kambario temperatūroje – gaminama kitu būdu, tačiau rūgštis dažniausiai naudojama kaip vandeninis tirpalas. Piranijos tirpalas dažniausiai ruošiamas iš koncentruotos sieros rūgšties ir 30 % vandenilio peroksido; proporcijos gali skirtis priklausomai nuo naudojimo, tačiau sieros rūgšties ir vandenilio peroksido santykis 3:1 yra įprasta formulė.

Ši rūgštis naudojama įvairiais būdais, tačiau ją reikia paruošti ir tvarkyti labai atsargiai. Tai galingas oksidatorius ir ypač naudingas organinių likučių šalinimui. Dėl šios priežasties jis kartais naudojamas stikliniams indams ir kitai laboratorinei įrangai valyti. Caro rūgštis taip pat plačiai naudojama puslaidininkių pramonėje kaip ėsdinimo priemonė ir siekiant užtikrinti, kad silicio plokštelėse ir kituose subtiliuose elektroniniuose komponentuose nebūtų organinių teršalų. Kiti panaudojimo būdai yra kasybos pramonėje – metalų ir rūdų atskyrimui ir toksiškų cianido junginių skaidymui iš nuotekų – ir popieriaus pramonėje – medienos plaušienos delignifikacijai ir balinimui.

Sieros rūgštis gali būti gaunama reaguojant vandenilio peroksidui ir sieros dioksidui: H2O2 + SO2 → H2SO4. Šis metodas komerciniais tikslais nenaudojamas; tačiau reakcija gali vykti atmosferoje – kur ir sieros rūgšties, ir vandenilio peroksido randama nedideli kiekiai – taip prisidedant prie rūgštaus lietaus. Vandenilio peroksidas gali susidaryti natūraliai vykstant fotocheminėms reakcijoms. Sieros dioksidas susidaro deginant sieros turintį iškastinį kurą ir natūraliai dėl vulkaninės veiklos. Nors vandenilio peroksidas nėra reikalingas rūgščiam lietui susidaryti iš sieros dioksido, tačiau peroksido reakcija vyksta daug greičiau.