Hypophosphorige Säure und Hypophosphitsalze

Zubereitung

Die meiste Schwefelsäure wird durch das moderne Kontaktverfahren hergestellt. Zunächst werden elementare Schwefel- oder Sulfiderze mit Sauerstoff erhitzt, um Schwefeldioxid (SO2) zu erzeugen. Etwa 60 Prozent des weltweit produzierten Schwefeldioxids stammen aus der Verbrennung von Schwefel, und etwa 40 Prozent stammen aus dem Rösten von Sulfidmineralien. (Rösten ist der Prozess, bei dem Erze durch Erhitzen an Luft oxidiert werden.) Schwefeldioxid wird dann zu Schwefeltrioxid oxidiert, SO3. Diese Oxidationsreaktion ist exotherm (d. H. Setzt Energie in Form von Wärme frei) und reversibel. Dementsprechend wird ein Vanadiumoxidkatalysator auf einem inerten Träger verwendet, um die Oxidationsgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne die Ausbeute zu verringern. Unter optimalen Bedingungen besteht das Einsatzgas aus äquimolaren Mengen Sauerstoff und Schwefeldioxid (d. h. einem Verhältnis von Luft zu Schwefeldioxid von 5: 1), das einen vierstufigen Katalysator passiert, der bei verschiedenen Temperaturen arbeitet. Nachdem das Gasgemisch drei der Katalysatorbetten passiert hat und etwa 93 Prozent Umsatz zu Schwefeltrioxid erfolgt ist, wird es abgekühlt und in keramikgefüllten Türmen zu Schwefelsäure absorbiert. Nach Durchlaufen des Endreaktionsbettes wird ein Endumsatz von mehr als 99 Prozent erreicht. Alle drei Reaktionen, die zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet werden, sind, wie unten gezeigt, exotherm. Die effiziente Nutzung dieser Energie zur Stromerzeugung ist beispielsweise eine Schlüsselkomponente, um den günstigen Preis dieser stark genutzten Säure aufrechtzuerhalten.S + O2 → SO2
2SO2 + O2 → 2SO3
SO3 + H2O (in 98% H2SO4) → H2SO4

Reine Schwefelsäure ist eine farblose, ölige, dichte (1,83 Gramm pro ccm) Flüssigkeit, die bei 10,5 ° C (50,9 ° F) gefriert. Es dämpft beim Erhitzen aufgrund seiner Zersetzung zu Wasser und Schwefeltrioxid. Da SO3 einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser hat, geht beim Erhitzen mehr SO3 verloren. Bei Erreichen einer Konzentration von 98,33 % Säure siedet die Lösung bei 338°C ohne weitere Konzentrationsänderung. Dies wird als konstant siedende Lösung bezeichnet, und diese Konzentration wird als konzentrierte Schwefelsäure verkauft. Wasserfreie Schwefelsäure vermischt sich mit Wasser in allen Anteilen in einer sehr exothermen Reaktion. Die Zugabe von Wasser zu konzentrierter Säure kann zu explosiven Spritzern führen. Da es mit organischen Verbindungen in der Haut reagiert, kann konzentrierte Schwefelsäure schwere Verbrennungen verursachen. Um das Verletzungsrisiko im Labor zu verringern, sollte daher Schwefelsäure immer langsam und unter Rühren zu Wasser gegeben werden, um die Wärme zu verteilen.