Vilka faktorer påverkar korrosion med svavelsyra?

Korrosion med svavelsyra uppstår på grund av tre huvudfaktorer: temperatur, koncentration och materialsammansättning. Dessa faktorer påverkar två huvudegenskaper hos svavelsyra, dess aktivitetshastighet och oxidationshastighet. Aktivitetshastighet betyder hur väl svavelsyra löser sig, eller bryter ner saker, och oxidationshastighet betyder hur lätt det kan orsaka förändringar i de elektriska laddningarna, vilket möjliggör nya reaktioner och mer korrosion. Metallrostning är ett exempel på oxidation som orsakar reaktionen av järn med vatten för att bilda järnoxid eller rost. Båda egenskaperna ökar korrosion med svavelsyra och båda blir kraftfullare med ökande temperatur och koncentration av svavelsyralösningen.

Typen av material spelar en viktig faktor när man överväger svavelsyra och korrosion. Även utspädd svavelsyra vid låga temperaturer gör att organiska material korroderar, men inte metaller. Kolbaserade material, såsom hud, är allvarligt frätande när de utsätts för svavelsyra på grund av sin organiska sammansättning. Sura brännskador är faktiskt som att smälta i en het eld; kolet övergår till koldioxid, och värmen utvecklas genom att svavelsyran blandas med vattnet som fångas i organiska ämnen. Detta avlägsnande av vatten, eller uttorkning, orsakar korrosion eftersom cellernas vatten rivs ut och förstör dem i processen.

Aktivitetshastigheten och oxidationshastigheten för svavelsyra påverkas av temperaturen. Med mer värme kommer mer kraft att lösas upp och orsaka reaktioner; alltså mer korrosion. Med metaller sker ingen oxidation med utspädd svavelsyra eftersom inte tillräckligt med syran får brytas upp. Detta beror på att svavelsyra har två väteatomer som måste separeras för att de flesta oxidationsreaktioner ska inträffa med metaller. Under samma förhållanden, låg värme och låg koncentration, kommer de flesta metaller inte att korrodera, men svavelsyra kan bli mycket frätande vid höga temperaturer.

Över 212° Fahrenheit (100° Celsius) börjar koncentrerad svavelsyra automatiskt släppa ut ytterligare en väteatom, vilket frigör båda väteatomerna. Detta gör att oxidation kan ske, vilket korroderar de flesta metaller genom att bilda ett metallsulfat och vätgas. Vid mer än 302° Fahrenheit (150° Celsius) blir aktivitetshastigheten extrem, och korrosion med svavelsyra är ostoppbar. Även tantalin, en legering som utvecklats för att inte korrodera i en högtemperaturkoncentrerad svavelsyralösning, kommer snabbt att korrodera under dessa förhållanden.

En bisarr händelse inträffar i ”vattenfri” koncentrerad svavelsyra. I detta tillstånd, som endast finns i skumform, upplever de flesta metaller mindre korrosion med svavelsyra eftersom vätet använder vatten för att separera, eller disassociera, från svavelsyran. Utan vatten förlorar svavelsyran sin oxidationsförmåga, och korrosion kan endast orsakas av syraaktivitet, som fortfarande är extremt hög men inte påverkar material i vilka inget vatten finns tillgängligt. En anledning till att svavelsyra används varje dag i olika industrier är för att ta bort vatten från produkter och material. Nästan alla vattenhaltiga material, även sockerkristaller, blir mer uttorkade när de utsätts för koncentrerad svavelsyra.