硫酸

I

プロローグ

三酸化硫黄SO₃を水に吸収させてえられる濃硫酸(濃度98%)とよばれるものは、無色で粘性のある酸性の液体。濃硫酸を水でうすめた希硫酸は強酸(→ 酸)で、強い酸化作用がある。

硫酸の作用ははげしく、あやまって皮膚に付着させると熱傷(やけど)をおこし、目に入った場合には失明する。水でうすめると作用は穏やかになるが、硫酸と水とが混合するとはげしく発熱するので、多量の水に硫酸を少しずつくわえて希釈する。逆に、多量の硫酸に水をそそぐと、くわえた水が沸騰して硫酸をとびちらせるので危険である。体に硫酸が付着した場合には、大量の水ですみやかに硫酸をあらいながせば被害を少なくおさえられる(→ 酸と塩基)。

II

製造法の変遷

硫酸は取り扱いに注意を要するが、強い化学作用をもつ物質として、古くから利用されてきた。8世紀のアラビアの錬金術師ゲーベルは、天然の硝石と硫酸塩やミョウバンを高温で加熱し、生成する三酸化硫黄を水にとかして硫酸を製造した。15世紀には硫黄と硝石(硝酸カリウムKNO₃)を燃焼させたガスを釣鐘形(つりがねがた)のガラス器にみちびき、水にとかして硫酸を製造していた。

硫酸がはじめて工場で生産されるようになったのは1740年で、イギリスのジョシュア・ウォードがリッチモンドで約300リットルのガラス容器でおこなった。46年には、発明家ジョン・ローバックが、イギリスのバーミンガムにガラス器のかわりに鉛室(鉛張りの部屋)式の工場をつくり、大規模な生産がはじまった。1924年にバナジウム触媒の発見とともに現在の接触式製造法(→ 接触法)がおこなわれるようになった。→ 鉛室法

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日本での工業生産

日本では1872年(明治5年)に大阪の造幣局に、貨幣製造の工程で貴金属の洗浄に使用する硫酸をつくるための鉛室がつくられた。1933年(昭和8年)ごろには、ドイツで開発されたバナジウム触媒が輸入され、接触法による製造がはじまった。硫黄は日本で豊富に産出するため、明治時代には、単体の硫黄が大量に原料となったが、やがて金属精練時の排ガス脱硫が主流になり、現在は石油などの脱硫からえられるものも多くなっている。

III

性質

硫酸の作用には、酸としての作用と、酸化剤としての作用とがある。硫酸を水で希釈した希硫酸は酸としての作用が強い。水溶液中では硫酸分子の大部分が水素イオンH⁺を分離しているため、強酸としてはたらく。たとえば、鉄Feは酸化されて、硫化鉄(II)FeSO₄にかわり、水素Hを発生する。これは、亜鉛やスズなどの金属でも同様である。

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

これに対して濃硫酸は酸化剤としての作用が強い。とくに加熱した濃硫酸は最大の酸化力をもち、銅や銀、水銀、鉛などの不活性な金属さえも熱濃硫酸には溶解する。ただし金と白金族元素は、熱濃硫酸にとけない。たとえば、銅Cuと熱濃硫酸による酸化反応では、硫化銅(II)CuSO₄にかわり、水H₂Oと二酸化硫黄SO₂が発生する。

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2