Kas ir iesaistīts sērskābes veidošanā?

Sērskābes iegūšanas process ir apspriests senos tekstos kopš mūsu ēras pirmā gadsimta, izmantojot daudzas metodes variācijas. Procesā iesaistītais ir atkarīgs no gatavā produkta mērķa. Pirmajos rūpnieciskās ražošanas gadsimtos sērs un kālija nitrāts tika sadedzināti kopā un apvienoti ar tvaiku, lai izveidotu vāju sērskābi. Mūsdienu rūpnieciskās sērskābes ražošanas metodes ietver sēra un skābekļa apvienošanu ar siltumu, kā katalizatoru izmantojot vanādija oksīdu. Gandrīz visos rūpnieciskos lietojumos sērskābes iegūšanai tiek izmantots šis process, kas pazīstams kā kontaktprocess.

Sākotnēji pazīstama kā vitriola eļļa, daudzos senajos tekstos sērskābe ir minēta kā dabā sastopams minerāls. Gadsimtu gaitā ir izstrādātas daudzas metodes sērskābes mākslīgai iegūšanai. Lai gan katra metode ražo sērskābi, koncentrācijas līmeņi atšķiras. Lielākā daļa metožu koncentrējas uz sēra vai dažādu sēra atvasinājumu karsēšanu ar citiem elementiem, pēc tam savienojot gala produktu ar ūdeni.

Pamatojoties uz 17. gadsimta metodi, ko izstrādājis holandiešu ķīmiķis, angļu izgudrotājs Džons Rūbuks pilnveidoja sākotnējo rūpniecisko metodi, kas pazīstama kā svina kameras process. Izmantojot sēru un kālija nitrātu, labāk pazīstamu kā salpetru, Roebuck izstrādāja metodi divu minerālu sadedzināšanai svina kamerā, kas piepildīta ar tvaiku. Lai gan šī metode bija mazāk koncentrēta nekā mūsdienu sērskābe, šī metode bija standarts sērskābes iegūšanai lielos daudzumos līdz pat 19. gadsimtam. Procesa uzlabojumi divu gadsimtu laikā palīdzēja attīrīt galaproduktu un palielināt koncentrāciju līdz 78 procentiem.

Pieaugošās prasības pēc dažādām krāsvielām un citiem rūpnieciskiem lietojumiem radīja nepieciešamību pēc vairāk koncentrētas sērskābes. Tādējādi rūpnieciskās revolūcijas laikā parādījās metodes sērskābes iegūšanai augstākās koncentrācijās. Sausās destilācijas metodes ļāva dzelzs disulfīdam vairākos karsēšanas un sadalīšanās posmos iegūt dzelzs oksīdu un sēra trioksīdu. Pievienojot ūdeni sēra trioksīdam, tika iegūtas dažādas sērskābes koncentrācijas.

Vienkāršotas sērskābes iegūšanas metodes ir mazāk iesaistītas nekā rūpnieciskās metodes. Bērniem ķīmijas klases eksperimentos bieži māca, kā pagatavot vāju sērskābi. Šādas metodes ietver vienkāršu procesu, līdzīgi kā sākotnējais svina kameras process. Tā vietā, lai izmantotu svina kameru, šajās mācību stundās kā reaktors bieži tiek izmantots Bunsena degli, vara gala vāciņš, nedaudz nātrija nitrāta, sēra un plastmasas sodas tvertne.

Siltumu izmanto, lai izkausētu sēru un nātrija nitrātu vara gala vāciņā. Kad vara aparāts ir pietiekami sadedzināts, to ievieto plastmasas traukā, kas daļēji piepildīts ar ūdeni. Laika gaitā tvertne piepildās ar dažādiem gāzes blakusproduktiem, kas tiek absorbēti ūdenī, veidojot sērskābi. Parasti process aizņem dažas stundas, atšķirībā no rūpnieciskajiem procesiem, kas beidzas ātrāk, jo process ir vairāk iesaistīts.