- Zwavelzuur, H₂SO₄, is een sterk, bijtend mineraal zuur – de meest geproduceerde chemische stof ter wereld (ca. 250–270 miljoen ton per jaar).
- Het wordt geproduceerd volgens het contactproces: zwavel of rookgassen uit metaalsmelterijen → SO₂ → SO₃ op een vanadiumkatalysator → absorptie in geconcentreerd zuur.
- Meer dan de helft van het zwavelzuur gaat naar de productie van fosfaatmeststoffen; de rest naar de chemische industrie, metallurgie, accu’s, de papierindustrie en waterbehandeling.
- Rokend zwavelzuur (oleum) is een oplossing van zwaveltrioxide SO₃ in geconcentreerd zwavelzuur.
- Bij het verdunnen giet u altijd het zuur in het water, nooit andersom; geconcentreerd zuur veroorzaakt ernstige brandwonden (H314).
In het kort: zwavelzuur met de formule H₂SO₄ is een sterk, bijtend mineraal zuur – een kleurloze, olieachtige vloeistof die zwaarder is dan water (dichtheid van geconcentreerd zuur ca. 1,84 g/cm³). Het wordt de „koning der chemicaliën” genoemd, omdat de industrie van geen enkele andere stof meer produceert. Het wordt verkregen volgens het contactproces uit zwavel of rookgassen uit metaalsmelterijen. Meer dan de helft van de productie gaat naar fosfaatmeststoffen; de rest wordt gebruikt door de chemische industrie, metallurgie, raffinaderijen, de papierindustrie, de accuproductie en waterbehandeling. Rokend zwavelzuur (oleum) is een oplossing van SO₃ in geconcentreerd zuur. Geconcentreerd zuur werkt sterk dehydraterend, veroorzaakt ernstige brandwonden en geeft bij het verdunnen veel warmte af – daarom giet u altijd het zuur in het water.
Wat is zwavelzuur?
Zwavelzuur (Engels: sulfuric acid) is een anorganisch oxozuur van zwavel met de formule H₂SO₄. Zwavel heeft hierin oxidatiegetal VI – daarom wordt het in de systematische naamgeving ook zwavel(VI)zuur genoemd, wat het onderscheidt van zwavel(IV)zuur, oftewel zwaveligzuur. Vroeger heette het vitrioololie (vitriool), omdat het werd verkregen door het verhitten van ijzer- en kopersulfaten, die vitriolen werden genoemd.
Zwavelzuur wordt de „koning der chemicaliën” genoemd, en het verbruik ervan geldt soms als graadmeter voor de industriële ontwikkeling van een land. Wereldwijd wordt er ca. 250–270 miljoen ton per jaar van geproduceerd – meer dan van enige andere chemische stof.
In de natuur komt zwavelzuur zelden en in lage concentraties voor: het ontstaat in de atmosfeer uit zwaveldioxide (zure regen), in vulkanische gassen en bij de oxidatie van sulfidische mineralen, zoals pyriet. Al het zuur dat in de industrie wordt gebruikt, wordt synthetisch geproduceerd.
Welke eigenschappen heeft zwavelzuur?
Geconcentreerd zwavelzuur is een kleurloze of licht gelige, geurloze, olieachtige vloeistof. De belangrijkste parameters:
| Eigenschap | Zwavelzuur |
|---|---|
| Chemische formule | H₂SO₄ |
| Molaire massa | 98,08 g/mol |
| CAS-nummer | 7664-93-9 |
| Dichtheid (ca. 98%) | ca. 1,84 g/cm³ |
| Smeltpunt (100%) | ca. 10°C |
| Kookpunt (98,3%) | ca. 337°C |
| Zuursterkte | sterk diprotisch zuur (pKa₁ ca. –3, pKa₂ ca. 1,99) |
| Gangbare handelsconcentraties | 94–98% (geconcentreerd), 37% (accuzuur), verdunde oplossingen, oleum |
Zwavelzuur is sterk hygroscopisch en dehydraterend – het neemt vocht op uit de lucht en onttrekt water aan andere verbindingen. Daarom verkoolt geconcentreerd zuur suiker, papier, hout en katoenen weefsels. Heet en geconcentreerd werkt het ook als oxidator en lost het koper op, waarbij zwaveldioxide vrijkomt. Verdund reageert het met veel metalen (bijv. ijzer, zink) onder vorming van waterstof, terwijl geconcentreerd zuur ijzer passiveert, waardoor het in stalen tanks kan worden opgeslagen.
Bij het mengen van zwavelzuur met water komt zeer veel warmte vrij. Als u water in geconcentreerd zuur zou gieten, kan het heftig gaan koken en de bijtende vloeistof laten opspatten. Daarom geldt de regel: giet altijd het zuur in het water, langzaam en al roerend.
Wat is rokend zwavelzuur (oleum)?
Rokend zwavelzuur, oftewel oleum, is een oplossing van zwaveltrioxide (SO₃) in geconcentreerd zwavelzuur. De samenstelling wordt uitgedrukt als het gehalte aan vrij SO₃ – in de handel komt men meestal oleum 20%, 25%, 30% of 65% tegen. De vereenvoudigde formule is H₂SO₄·xSO₃, en bij een equimolaire samenstelling ontstaat pyrozwavelzuur (dizwavelzuur) H₂S₂O₇.
De naam komt doordat oleum in contact met vochtige lucht witte dampen afgeeft – SO₃-dampen reageren met waterdamp en vormen een nevel van zwavelzuur. Oleum is een tussenproduct van het contactproces en wordt in de industrie gebruikt voor het sulfoneren en nitreren van organische verbindingen, onder meer bij de productie van detergenten, kleurstoffen, geneesmiddelen en explosieven. Het is nog bijtender en reactiever dan geconcentreerd zwavelzuur.
Hoe wordt zwavelzuur geproduceerd?
Vrijwel al het zwavelzuur wordt geproduceerd volgens het contactproces, dat uit drie stappen bestaat:
- Productie van SO₂ – verbranding van zwavel (vaak teruggewonnen bij de raffinage van aardolie en aardgas) of gebruik van zwaveldioxide uit rookgassen van metaalsmelterijen, die ontstaan bij het smelten van koper, zink en lood.
- Oxidatie van SO₂ tot SO₃ – op een katalysator van vanadium(V)oxide (V₂O₅) bij een temperatuur van ca. 400–600°C.
- Absorptie van SO₃ – zwaveltrioxide wordt geabsorbeerd in geconcentreerd (98–99%) zwavelzuur en niet in water, omdat het met water een moeilijk af te vangen zuurnevel zou vormen. Zo ontstaat oleum of zuur met een hogere concentratie, dat tot de gewenste waarde wordt verdund.
Moderne installaties werken met dubbele conversie en dubbele absorptie, waardoor meer dan 99,7% van het SO₂ wordt omgezet en de emissies worden beperkt. De reactiewarmte wordt benut voor de productie van stoom en elektriciteit. Daarnaast wordt het natte proces (WSA) toegepast, waarbij zuur wordt verkregen uit gassen die waterstofsulfide of SO₂ bevatten, bijvoorbeeld in raffinaderijen. Het historische loodkamerproces (nitreuze proces) leverde zuur met een lagere concentratie en wordt tegenwoordig niet meer gebruikt.
In Polen wordt zwavelzuur onder meer geproduceerd door de kopersmelterijen van KGHM (uit rookgassen) en door de chemische fabrieken van Grupa Azoty, die het gebruiken voor de productie van meststoffen.
Waarvoor wordt zwavelzuur gebruikt?
Zwavelzuur is een grondstof voor vrijwel elke industrietak. De belangrijkste toepassingen:
- meststoffen – meer dan de helft van de wereldproductie dient voor de ontsluiting van fosforieten en de productie van fosforzuur, superfosfaten en ammoniumfosfaten, en voor de productie van ammoniumsulfaat,
- chemische industrie – productie van sulfaten (bijv. van aluminium, ijzer, koper en natrium), fluorwaterstofzuur, titaanwit, viscosevezels, kleurstoffen en geneesmiddelen; voorbeelden van zulke sulfaten zijn kopersulfaat en calciumsulfaat,
- detergenten – sulfonering bij de productie van anionische oppervlakteactieve stoffen, zoals LAS en SLES,
- metallurgie – uitloging van koper-, zink- en uraniumerts, beitsen van staal (verwijderen van roest en walshuid), elektrolytische raffinage en galvanisatie,
- accu’s – verdund zwavelzuur (ca. 30–37%) is de elektrolyt in loodzuuraccu’s,
- raffinaderijen – katalysator voor alkylering bij de productie van hoogoctaancomponenten voor benzine en middel voor het zuiveren van aardolieproducten,
- pulp- en papierindustrie – pH-regeling en productie van chloordioxide voor het bleken,
- water- en afvalwaterbehandeling – verlagen van de pH van water, productie van coagulanten, bijv. aluminiumsulfaat, regeneratie van ionenwisselaars,
- landbouw – aanzuren van alkalische bodems en irrigatiewater, en aanzuren van drijfmest om de ammoniakemissie te beperken.
Wordt zwavelzuur gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie?
Ja, maar in beperkte mate en meestal als technische hulpstof, niet als typisch additief dat in het eindproduct aanwezig is. In het internationale nummeringssysteem heeft zwavelzuur het nummer E513. Het wordt onder meer gebruikt:
- voor het regelen van de pH van proceswater en oplossingen in voedingsmiddelenbedrijven,
- bij de productie van gemodificeerd zetmeel (met zuur gehydrolyseerd zetmeel) en siropen,
- in de suikerindustrie en bij de productie van gist,
- voor de regeneratie van ionenwisselaars en het reinigen van installaties.
Voor zulke toepassingen wordt zwavelzuur van levensmiddelenkwaliteit gebruikt, dus met een zuiverheid die voldoet aan de eisen voor voedingsmiddelen – met een laag gehalte aan zware metalen, arseen en andere verontreinigingen. Technisch zwavelzuur mag niet worden gebruikt bij de productie van voedingsmiddelen.
Kunt u met zwavelzuur reinigen?
Geconcentreerd zwavelzuur is een bestanddeel van krachtige ontstoppingsmiddelen – het breekt haar, vet, papier en andere organische vervuiling af. In de industrie wordt het gebruikt voor het beitsen en reinigen van metaaloppervlakken en voor het verwijderen van kalk en afzettingen uit installaties.
Thuis is zwavelzuur echter geen goed reinigingsmiddel. Het is zeer bijtend, geeft warmte af in contact met water, tast veel materialen aan (onder meer textiel, hout, sommige kunststoffen, beton en metalen) en kan heftig reageren met andere middelen, bijvoorbeeld bleekmiddelen op basis van hypochloriet, waarbij giftig chloor vrijkomt. Voor het ontkalken is citroenzuur of amidosulfonzuur (sulfaminezuur) veiliger; dat laatste is vast, minder agressief en populair in ontkalkers.
Polyethyleen, polypropyleen en PTFE zijn bestand tegen zwavelzuur; daarom wordt het opgeslagen in tanks en jerrycans van deze kunststoffen of in staal (geconcentreerd zuur).
Wat is het verschil tussen zwavelzuur, zwaveligzuur en waterstofsulfide-oplossing?
Zwavel vormt verschillende zuren met vergelijkbaar klinkende namen, die gemakkelijk te verwarren zijn:
| Zuur | Formule | Kenmerken | Toepassing |
|---|---|---|---|
| Zwavelzuur (zwavel(VI)zuur) | H₂SO₄ | sterk, stabiel oxozuur, sterk dehydraterend | meststoffen, chemie, metallurgie, accu’s |
| Zwavel(IV)zuur, oftewel zwaveligzuur | H₂SO₃ | zwak, instabiel zuur – oplossing van SO₂ in water; ontleedt en oxideert gemakkelijk | bleken, conserveren (sulfieten), desinfectie |
| Waterstofsulfide-oplossing (diwaterstofsulfide) | H₂S (waterige oplossing) | zeer zwak zuurstofvrij zuur met de geur van rotte eieren; waterstofsulfide is zeer giftig | chemische analyse, productie van zwavel en sulfiden |
| Amidosulfonzuur (sulfaminezuur) | H₃NSO₃ | vast, kristallijn zuur, gemakkelijk op te slaan | ontkalkers, reinigen van installaties |
| Thiozwavelzuur | H₂S₂O₃ | instabiel; de zouten ervan worden gebruikt – thiosulfaten | fotografie, analyse, ontchloren van water |
Van de minerale zuren wordt zwavelzuur het vaakst vergeleken met zoutzuur, dat onder meer in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie wordt gebruikt.
Is zwavelzuur gevaarlijk?
Ja. Geconcentreerd zwavelzuur is ingedeeld als stof die ernstige brandwonden en oogletsel veroorzaakt (H314) en kan bijtend zijn voor metalen (H290). Gevaren:
- huid en ogen – diepe chemische en thermische brandwonden (door de dehydratatiewarmte), bij de ogen risico op blindheid,
- luchtwegen – zuurnevel en -dampen irriteren neus, keel en longen; nevels van sterke anorganische zuren die zwavelzuur bevatten, zijn bij beroepsmatige blootstelling erkend als kankerverwekkend voor de mens,
- inslikken – ernstige brandwonden van slokdarm en maag, levensgevaar,
- reacties – heftige reacties met water, basen, metalen (waterstof), organische stoffen en oxidatoren.
Bij het werken met het zuur zijn zuurbestendige handschoenen (bijv. van butyl of neopreen), een veiligheidsbril of gelaatsscherm, beschermende kleding en goede ventilatie nodig. Na contact met de huid of ogen moet u deze onmiddellijk minstens 15 minuten met veel water spoelen, verontreinigde kleding uittrekken en medische hulp inroepen.
Zwavelzuur is bovendien een precursor voor explosieven die onder EU-regelgeving valt – verdachte transacties, verdwijningen en diefstallen van deze stof moeten bij de bevoegde instanties worden gemeld.
Wat het pictogram GHS05 en de andere gevarensymbolen op etiketten van chemicaliën betekenen, leggen we uit in het artikel Gevarenpictogrammen – wat zijn het en wat betekenen ze?.
Hoe neutraliseert en verwerkt u zwavelzuur?
Gemorst zwavelzuur wordt geneutraliseerd met basische stoffen:
- natriumcarbonaat of natriumwaterstofcarbonaat (soda, zuiveringszout) – de reactie verloopt mild, maar er komen CO₂ en schuim vrij,
- kalk (calciumhydroxide of calciumcarbonaat) – er ontstaat gips, oftewel calciumsulfaat,
- natriumhydroxide – effectief, maar sterk exotherm; neutralisatie met natriumhydroxide gebeurt vooral onder gecontroleerde omstandigheden in bedrijven
Grotere lekkages worden eerst afgedekt met een inert absorptiemateriaal (zand, diatomeeënaarde), waarna het neutralisatiemiddel geleidelijk wordt toegevoegd onder controle van de pH. Zwavelzuur mag niet in het riool of in de bodem worden geloosd. Gebruikt zuur en oplossingen na neutralisatie zijn gevaarlijk afval – ze worden overgedragen aan een bedrijf met een vergunning voor de inzameling ervan. Gebruikte accu’s worden ingeleverd bij inzamelpunten, waar de elektrolyt wordt teruggewonnen of geneutraliseerd.
Hoe koopt u zwavelzuur voor uw bedrijf?
Bij de aankoop van zwavelzuur voor industrieel gebruik is het zinvol om het volgende vast te leggen:
- concentratie – meestal 94–98% (geconcentreerd), verdunde oplossingen of oleum,
- zuiverheidsklasse – technisch, accukwaliteit, levensmiddelenkwaliteit of analytisch,
- verpakking – jerrycans, vaten, IBC-containers van 1000 l of levering per tankwagen,
- transport – zwavelzuur wordt vervoerd als gevaarlijke stof van klasse 8 (UN 1830, en oplossingen tot 51% als UN 2796),
- documentatie – veiligheidsinformatieblad, analysecertificaat en specificatie.
Zwavelzuur wordt voornamelijk aan bedrijven verkocht; vanwege de regelgeving voor precursoren voor explosieven kan de verkoper vragen naar het beoogde gebruik. Foodcom levert zwavelzuur in verschillende concentraties en verpakkingen, evenals andere industriële chemicaliën, waaronder natriumhydroxide. Voor specificaties, prijzen en beschikbaarheid kunt u contact opnemen met ons verkoopteam.
