¿Cuál es la conexión entre el ácido sulfúrico y el peróxido de hidrógeno?

El ácido sulfúrico y el peróxido de hidrógeno se encuentran entre los productos químicos más utilizados, tanto industrialmente como en el laboratorio. Están conectados de varias maneras. Dos métodos de fabricación de peróxido de hidrógeno implican el uso de ácido sulfúrico, aunque estos han sido reemplazados en gran medida. Varios experimentos de laboratorio conocidos y demostraciones que forman parte de muchos planes de estudio escolares requieren estos dos compuestos. Además, la mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno produce una solución altamente corrosiva con una variedad de usos en las industrias de semiconductores, papel y minería.

El peróxido de hidrógeno se produjo originalmente por acidificación de peróxido de bario con ácido clorhídrico. El cloruro de bario, que también se forma por esta reacción, se eliminó mediante la adición de ácido sulfúrico; reaccionan para producir un precipitado insoluble de sulfato de bario. Un método posterior implicó la hidrólisis del ácido peroxidisulfúrico, producido por la electrólisis del ácido sulfúrico. Hoy, sin embargo, casi todo el peróxido de hidrógeno se produce mediante el proceso de antraquinona, un procedimiento más económico que no involucra ácido sulfúrico.

La reacción del ácido sulfúrico y el peróxido de hidrógeno produce una solución acuosa de ácido peroximonosulfúrico (H2SO5): H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O. Esto también se conoce como "solución de piraña". Debido a su corrosividad: destruye rápidamente la mayoría de los materiales orgánicos. Otro nombre para él es el ácido de Caro, después del químico alemán Heinrich Caro, quien primero produjo el ácido. El ácido peroximonosulfúrico puro, un sólido cristalino a temperatura ambiente, se prepara por un método diferente, pero el ácido generalmente se usa como una solución acuosa. La solución de piraña generalmente se prepara a partir de ácido sulfúrico concentrado y peróxido de hidrógeno al 30%; las proporciones pueden variar según el uso, pero una relación 3: 1 de ácido sulfúrico a peróxido de hidrógeno es una formulación común.

Este ácido tiene varios usos, pero debe prepararse y manipularse con mucho cuidado. Es un poderoso agente oxidante y es particularmente útil para eliminar residuos orgánicos. Por esta razón, a veces se usa para limpiar cristalería y otros equipos de laboratorio. El ácido de Caro también se usa ampliamente en la industria de los semiconductores como grabador y para garantizar que las obleas de silicio y otros componentes electrónicos delicados estén libres de contaminantes orgánicos. Otros usos son en la industria minera, para separar metales y minerales y descomponer compuestos tóxicos de cianuro de las aguas residuales, y en la industria del papel, para la designificación y blanqueo de la pulpa de madera.

El ácido sulfúrico puede ser producido por la reacción de peróxido de hidrógeno y dióxido de azufre: H2O2 + SO2 → H2SO4. Este método no se usa comercialmente; sin embargo, la reacción puede tener lugar en la atmósfera, donde tanto el ácido sulfúrico como el peróxido de hidrógeno se encuentran en pequeñas cantidades, lo que contribuye a la lluvia ácida. El peróxido de hidrógeno puede formarse naturalmente a través de reacciones fotoquímicas. El dióxido de azufre se produce por la quema de combustibles fósiles que contienen azufre y, naturalmente, por la actividad volcánica. Aunque el peróxido de hidrógeno no es necesario para la formación de lluvia ácida a partir del dióxido de azufre, la reacción del peróxido es mucho más rápida.