Sülfürik asit 18. yy’ın ikinci yarısında kimya sanayiinin ilgi alanına girmiştir. 1744 yılında indigonun sülfürlenmesiyle yün boyamacılığında kullanılabilen yeni bir ürün elde edilmesi, sülfürik asit için ticari ölçekte bir istem doğurmuştur. Sülfürik asit ayrıca ağartma işlerinde de kullanılıyordu.
Daha önceleri, olasılıkla İtalya’da, bir cam fanus alünda, su buharının varlığında kükürtün yakılmasıyla sülfürik asit üretimi için yeni bir yöntem bulunmuştu. Burada sülfüröz asit oluşuyor ve bekletildiğinde havanın etkisiyle sülfürik asite oksitleniyordu.
Londralı eczacı Joshua Ward (1685-1761), 1736’da az miktarda su içeren büyük cam küreler içinde kükürtü az miktarda güherçile ilebirlikte yakarak, ticari olarak büyük ölçekte ilk sülfürik asit üretimini sağlayacak fabrikayı işletmeye aldı.
Joshua Ward 40-50 galonluk cam balonlarla çalıştı. Kükürt ve güherçile karışımı, balonlara yanar halde boşaltılıyor, yandıktan sonra doğrudan sülfürik asit elde ediliyordu. Güherçilenin azot içerikli parçalanma ürünleri, kükürt dioksitin oksitlenmesini katalitik olarak hızlandırıyordu.
Cam kaplar çok kırılgan olduğundan girişimci John Roebuck (1718-1794) ve Samuel Garbet, Birmingham’daki kendi sülfürik asit fabrikalarında cam yerine kurşun odalar (kamaralar) kullandılar (1746). Bunda yanar halde kükürt ve güherçile karışımı bir vagon üzerinde kamaraya sevk ediliyordu.
Böylece sülfürik asit fabrikasyonunda “kurşun odalar süreci” doğmuş oluyordu. O çağda sülfürik asitin üçte biri fosfat gübresi üretiminde, üçte biri patlayıcı madde, boyarmadde ve çeşitli kimyasal madde üretiminde, artakalanı da başka amaçlarla kullanılıyordu. Sülfürik asit teknolojik değişmelerden uzak kalmadı.
Bristollü Peregrini Phillips, 1831’de kükürt dioksit ve oksijeni platin üzerinde doğrudan bileştirerek sülfürik asit üretmeye girişti. Kataliz konusunda o zamanlar çok az şey biliyordu ve bu tepkimeyi gerçekleştirmek için harcanan çabalar, katalizörün zehirlenmesi nedeniyle boşa çıktı.
Saksonya’daki Freiburg Madencilik Okulu’ndan Clemens Winkler (1838-1904) 1870’lerde, bu tepkime için saf girdilerin gerektiğini buldu. İngiltere’ye göç etmiş başka bir Alman göçmeni olan Rudolph Messel, o sıralarda ortaya konmuş bulunan Kütle Etkisi Yasası’m uyguladı ve verimi arttırmak için oksijen fazlasını kullandı. Messel 1876’da kontakt sürecini başarıyla çalıştırdı. Piritten kükürt dioksit eldesi için kurşun oda süreci uygulanıyordu.
Ancak pirit çoğu kez arsenik içerdiğinden, kontakt katalizörü zehirleyebiliyordu. Sülfürik asitin üretildiği kurşun odalar sürecine alternatif olarak “kontakt süreci” diye adlandırılan bu yeni süreçte kükürt dioksit ve atmosfer oksijeni, platin gibi bir katalizör aracılığıyla doğrudan birleştirilmiştir.
Kontakt süreci, kurşun odalar sürecindekinden çok daha derişik asit veriyordu ve sülfonasyon yoluyla boyarmadde üretimi için gereksinilen derişik asit, bu yoldan karşılanır oldu.
Fransız Devrimi süresince Fransız Hükümeti, kimyacılardan mevcut kimyasal işlemlerin olabildiğince geliştirilmesinin araştırılmasını istedi. Clement ve Desormes sülfürik asit üretiminde cereyan eden tepkimeleri incelediler ve 1806 yılında kurşun odalar içinde yanan kükürte güherçile eklendiğinde azot monoksit (NO) gazının oluşması sonucu sürecin büyük oranda kolaylaştığını gördüler.
Bu gaz havamn oksijeni ile birleşerek azot dioksit (N 02) oluşuyor, bundaki fazla oksijenin yanan kükürtten oluşan kükürt dioksite (S02) eklenmesiyle kükürt trioksit (SO3) oluşuyor ve bu da su ile sülfürik asit veriyordu.
Clement ve Desormes’nin incelemesi, tüketilen güherçile miktarım azaltmak suretiyle sülfürik asit üretimini ekonomik hale getirdi. Güherçilenin yanan kükürte eklenmesi yerine doğrudan azot monoksiti ayrı halde üretmek suretiyle asit üretimi gerçekleştirildi.
Daha sonra 1827’de Gay-Lussac azot monoksitin, kuvvetli sülfürik asit içinde soğurulmasıyla kurşun odalar sürecinin atık gazlarından geri kazanılabileceğini gösterdi. Ancak Gay-Lussac’ın çalışması, hemen pratik bir uygulamasını bulmadı.
Sonunda 1860 yılında sülfürik asit çözeltisinden azot oksitin (NO) yeniden eldesi için bir yol bulundu. İngiliz asit üreticisi Glover (1817-1912), kükürt ya da piritin yanmasından elde edilen sıcak gazları azot oksit içeren sülfürik asit içinden geçirdi.
Böylece hem asiti deriştirdi, hem de kurşun odada daha sonra kullanılacak olan azot oksiti asitten uzaklaştırmış oldu.
Bu süreç 1830’larda ve 1860’larda Gay-Lussac kuleleri ve Glover kulelerinin sürece eklenmesiyle büyük oranda iyileştirildi. Böylece zararlı atık gazların süreç içine geri dönüşümü mümkün oldu ve tepkimeyi katalizleyen güherçilenin miktarı azaltıldı.
Sülfürik asit taşıma açısından tehlikeli bir kimyasal olduğundan, alkali üreticileri onu kendi tesislerinde üretme eğilimine girdiler ve işletmede yatay tümleşmeye geçildi. Sülfürik asit üretiminde kullanılan kükürt, Sicilya’daki madenlerden sağlanıyordu. Ancak Ingiliz üreticiler, Akdeniz üzerinde kurulabilecek bir ambargo sonucu kükürt gönderiminin darboğaza girebileceği olasılığından hareket ederek, 1860’lardan sonra bu amaçla demir ve bakır piritleri kullanmaya başladılar.
Bu piritler yakıldığında kükürt dioksit oluşuyor ve doğrudan kurşun odalara gönderiliyordu. Bakır ve demirden oluşan atık ürünler ekonomik olarak değerlendiriliyordu. Güherçile ise Güney Amerika ülkesi olan Şili’den sağlanıyordu.
Çok önemli bir kimyasal madde olan sülfürik asit günümüzde sanayide değme yöntemi ya da kurşun odalar yöntemi ile üretilmeye devam edilmektedir. Bu yöntemlerde kükürt dioksit çeşitli katalizörler(vanadyum pentoksit) eşliğinde oksijenle kükürt triokside dönüştürülür ardından kükürt trioksit suyla tepkimeye sokularak sülfürik asit elde edilir.
Sülfürik asit gübre, pigment, boyar madde, patlayıcı madde, ilaçlama, inorganik tuz ve petrol arıtım ve metalurji işlemlerinde kullanılır. Ayrıca çeşitli pillerin yapımında da sülfürik asitten yararlanılır. Halk arasında “akü asidi” diye bilinir. Elektriği iletir. Suda çözündüğünde çok yüksek ısı çıkar. Piyasada satılan sülfürik asitler çoğunlukla yüzde 78,93 ya da 98’liktir.
Son olarak, dünya dışında sülfürik asit Venüs gezegeninde bulunmaktadır. Venüs atmosferinde oldukça kalın sülfürik asit bulutları yağmur olarak Venüs yüzeyine yağmaktadır.
b
- Prof. Dr. Zeki Tez-Bilimde ve Sanayide Kimya Tarihi. Sayfa:275/278
- Wikipedia-Sülfürik asit
Bir yanıt yazın