Koji čimbenici utječu na koroziju sumpornom kiselinom?

Korozija sa sumpornom kiselinom nastaje zbog tri glavna čimbenika: temperature, koncentracije i sastava materijala. Ovi čimbenici utječu na dva glavna svojstva sumporne kiseline, njezinu aktivnost i brzinu oksidacije. Stopa aktivnosti znači koliko dobro se sumporna kiselina otapa ili razgrađuje, a brzina oksidacije znači koliko lako može uzrokovati promjenu električnih naboja, što omogućuje nove reakcije i više korozije. Rđanje metala je primjer oksidacije koja uzrokuje reakciju željeza s vodom da nastane željezni oksid ili hrđa. Oba svojstva povećavaju koroziju sa sumpornom kiselinom i oba postaju snažnija s povećanjem temperature i koncentracije otopine sumporne kiseline.

Vrsta materijala igra važan čimbenik pri razmatranju sumporne kiseline i korozije. Čak i razrijeđena sumporna kiselina pri niskim temperaturama prouzročit će koroziju organskih materijala, ali ne i metala. Materijali na bazi ugljika, kao što je koža, jako su korozivni kada su izloženi sumpornoj kiselini, zbog svog organskog sastava. Opekline kiselinom su zapravo poput topljenja u vrućoj vatri; ugljik se mijenja u ugljični dioksid, a toplina se razvija iz miješanja sumporne kiseline s vodom zarobljenom u organskim tvarima. Ovo uklanjanje vode, ili dehidracija, uzrokuje koroziju jer se voda iz stanica iščupa, uništavajući ih u procesu.

Na brzinu aktivnosti i brzinu oksidacije sumporne kiseline utječe temperatura. S više topline dolazi i više snage za otapanje i izazivanje reakcija; dakle, više korozije. Kod metala ne dolazi do oksidacije s razrijeđenom sumpornom kiselinom jer se ne dopušta da se dovoljno kiseline razbije. To je zato što sumporna kiselina ima dva atoma vodika koja se moraju razdvojiti da bi se većina oksidacijskih reakcija dogodila s metalima. Pod istim uvjetima, niske topline i niske koncentracije, većina metala neće korodirati, ali sumporna kiselina može postati vrlo korozivna na visokim temperaturama.

Iznad 212° Fahrenheita (100° Celzijusa), koncentrirana sumporna kiselina počinje automatski otpuštati još jedan atom vodika, oslobađajući oba atoma vodika. To omogućuje oksidaciju, koja korodira većinu metala tvoreći metalni sulfat i plinovit vodik. Na više od 302° Fahrenheita (150° Celzija), stopa aktivnosti postaje ekstremna, a korozija sa sumpornom kiselinom je nezaustavljiva. Čak i tantalin, legura razvijena da ne korodira u visokotemperaturnoj koncentriranoj otopini sumporne kiseline, brzo će korodirati u tim uvjetima.

U koncentriranoj sumpornoj kiselini “bez vode” događa se bizaran događaj. U tom stanju, koji se nalazi samo u obliku pjene, većina metala doživljava manju koroziju sa sumpornom kiselinom jer vodik koristi vodu da se odvoji ili odvoji od sumporne kiseline. Bez vode, sumporna kiselina gubi sposobnost oksidacije, a koroziju može uzrokovati samo aktivnost kiseline, koja je još uvijek iznimno visoka, ali ne utječe na materijale u kojima nema vode. Jedan od razloga zašto se sumporna kiselina svakodnevno koristi u raznim industrijama je uklanjanje vode iz proizvoda i materijala. Gotovo svaki materijal koji sadrži vodu, čak i kristali šećera, postaju više dehidrirani kada su izloženi koncentriranoj sumpornoj kiselini.