Svovlsyre var en grundsten i den industrielle revolution
I dag bruges koncentreret svovlsyre især til gødningsstoffer i landbruget.
svovlsyre indonesien sø ph industriel revolution videnskab opfindelser

Ved Kawah Ijen i Indonesien ligger verdens største sø af svovlsyre, hvor pH-værdien kan komme helt ned på 0,1. (Foto: Shutterstock)

I kriminalhistorien er englænderen John George Haigh (1909-1949) kendt som »syrebadsmorderen«. Mellem 1944 og 1949 myrdede han seks personer og skaffede sig af med deres lig ved at opløse dem i store kar med koncentreret svovlsyre.

Haigh troede fejlagtigt, at når ligene ikke fandtes, kunne han ikke dømmes for mordene. Men hans perverse brug af svovlsyrens stærkt ætsende egenskaber hjalp ham ikke. Den 10. august 1949 endte han sit liv i galgen.

Svovlsyre (H2SO4) er rygraden i den moderne kemiske industri og den mest anvendte af alle syrer. Den bruges til andre og mere nyttige ting end at opløse lig.

Allerede i oldtiden kendte man til mineraler, der blev betegnet som 'vitriol', og som vi vil kalde sulfater af jern og kobber.

Man brugte vitriol til metallurgiske og medicinske formål, men først langt senere blev man klar over, at vitriol kan bruges til at lave en stærk syre. Indsigten tilskrives ofte den muslimske alkymist Jabir ibn Hayyan (cirka 721-815), der i Europa blev omtalt som Geber, og hvis skrifter var kendt omkring 1300.

Svovlsyre som tekstilfarve

Middelalderens alkymister udviklede en metode, hvor det grønne vitriol (jernsulfat på formen FeSO4, 7H2O) sammen med salpeter blev brændt i glas- eller stenklokker med vand. Produktet kaldtes 'vitriolsyre' eller – på grund af dets olieagtige substans – 'vitriololie'.

Vi har i sproget stadig mindelser om denne gamle forbindelse mellem vitriol og svovlsyre, da man kan tale om en vitriolsk satire i betydningen en bidende eller ætsende satire.

Indtil midten af 1700-tallet var efterspørgsel og produktion af svovlsyre meget lille. Den var i det væsentlige begrænset til tilvirkning af det glaubersalt, apotekerne solgte som afføringsmiddel, og som er opkaldt efter den tyske kemiker Johann Glauber (1604-1670).

Glaubersalt eller svovlsurt natron sælges i øvrigt stadig fra helsebutikker.

svovlsyre indonesien sø ph industriel revolution videnskab opfindelser

Ijen er en gruppe vulkaner i Indonesien, der blandt andet huser verdens største svovlsyre-sø. (Foto: Shutterstock)

Fra omkring 1760 øgedes imidlertid efterspørgslen af svovlsyre, da man i England og Skotland begyndte at bruge den fortyndede syre til blegning af tekstiler i stedet for traditionel blegning med sur mælk.

Desuden blev syren brugt til at omdanne det blå plantefarvestof indigo til en form, der er letopløselig i vand. Som blegemiddel blev svovlsyre ret hurtigt erstattet af det mere effektive klorvand, men det formindskede ikke svovlsyrens betydning. Tværtimod.

Afgørende for den industrielle revolution

Klorblegningens succes resulterede i en yderligere efterspørgsel på svovlsyre. Klor blev nemlig lavet af saltsyre (HCl), og de store mængder af denne syre blev produceret ud fra svovlsyre og kogesalt (reaktionen er H2SO4 + 2 NaCl → 2HCl + Na2SO4).

Den øgede efterspørgsel førte til den såkaldte blykammermetode, der skulle dominere svovlsyreindustrien indtil begyndelsen af det 20. århundrede.

Den blev først indført af den engelske opfinder John Roebuck (1718-1794), der var en af de ledende skikkelser i den industrielle revolution, og som også samarbejdede med James Watt (1736-1819) i udviklingen af dampmaskinen.

I den oprindelige version af blykammermetoden blev vulkansk svovl eller svovlkis (FeS2) afbrændt under tilstedeværelse af salpeter (KNO3) i store kamre af bly, idet bly i modsætning til andre metaller ikke angribes af selv en stærk svovlsyre.

Efter afbrændingen blev der tilført vand eller vanddamp, hvilket skete trinvist, så hele processen forløb kontinuerligt. Resultatet blev svovlsyre med en koncentration på cirka 60 procent, der yderligere kunne koncentreres ved ophedning i kedler af platin.

Meget skematisk kan den kemiske proces skrives som dannelse af svovldioxid (SO2) ved forbrænding af svovl, S + O2 → SO2, og følgende dannelse af svovlsyre efter SO2 + O + H2O → H2SO4.

Salpeterens rolle er at formidle det iltatom (O), der omformer svovldioxidgassen til svovlsyre. I 1700-tallet havde man ganske vist ingen anelse om disse kemiske mekanismer, men den manglende videnskabelige indsigt hindrede ikke fremkomsten af en omfattende svovlsyreindustri.

ludvigshafen pioner fabrikation svovlsyre industrialisering basf kemi

Industrikoncernen BASF var pioner i den moderne fabrikation af svovlsyre. Her en del af BASFs enorme kemiske værker i den tyske by Ludwigshafen. (Foto: Google+)

Svovlsyreproduktion i Danmark

I hele 1800-tallet skete en række tekniske forbedringer, der gjorde blykammermetoden til en meget stor og effektiv industri med fabrikker overalt i Europa og Nordamerika. Med disse forbedringer kunne syren produceres med en styrke på næsten 80 procent.

Selv i lille Danmark var der en beskeden produktion af svovlsyre, der startede i 1834 med fabrikken Fredens Mølle i Sundbyøster på Amager, grundlagt af den britisk-danske handelsmand Joseph Owen (1789-1862).

Når svovlsyre har en så fremtrædende plads i teknologi- og industrihistorien, skyldes det især dens omfattende brug som råstof ved produktionen af en lang række andre kemiske produkter som saltsyre, brint, superfosfat, blegemidler og soda.

Syren havde i 1800-tallet samme afgørende rolle i den kemiske industri, som dampmaskinen havde i den mekaniske industri – eller som silicium har i den nuværende informationsteknologi.

I sin populære bog Chemische Briefe (Kemiske Breve), der udkom i 1841 og blev oversat til dansk i 1854, skrev den fremtrædende tyske kemiker Justus von Liebig (1803-1873):

»Vi kan med stor nøjagtighed bedømme et lands kemiske industri efter det kvantum svovlsyre, det forbruger.«  

Den britiske premierminister Benjamin Disraeli (1804-1881) skal i en parlamentsdebat have karakteriseret produktionen af svovlsyre som et barometer for et lands industrialiseringsgrad.

I så fald var hans eget land højt industrialiseret, for i 1870 var den britiske produktion af svovlsyre omkring 600.000 tons, hvilket var mere, end noget andet land kunne prale af. Til sammenligning var den danske produktion samme år beskedne 3.500 tons.

2 tons svovlsyre for at få en ballon til at lette

Som lidt af et kuriosum kan nævnes den afgørende rolle, svovlsyre spillede i den tidlige ballonfart, der for brintballonens vedkommende startede i 1783, da den franske fysiker Jacques Charles (1746-1823) sammen med en assistent gik om bord i en ballon fyldt med den brændbare gas.

Til at fremstille den brintgas (H2), der giver ballonen dens opdrift i luften, brugte man jernfilspåner overhældt med store mængder svovlsyre (Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2).

guld svovlsyre koncentrat opløse metaller syre kemi industrialisering opdagelser opfindelser

Koncentreret svovlsyre kan opløse de fleste metaller, men ikke guld. (Foto: Shutterstock)

En stor brintballon krævede omkring to tons svovlsyre og en tilsvarende mængde jern, så det var en dyr og omstændelig proces.

Langt vigtigere var dog svovlsyrens rolle i produktionen af den form for superfosfat, der fra midten af 1800-tallet i store mængder blev brugt som gødning i landbruget.

Naturligt forekommende mineralfosfater som calciumfosfat er tungtopløselige, hvorfor de må laves om til letopløselige sure fosfater for at kunne bruges på markerne. Som Liebig havde vist i 1841, kan det gøres ved hjælp af svovlsyre.

Liebigs opdagelse blev starten på en meget omfattende industri, hvor mineralsk fosfat i malet tilstand blev blandet med svovlsyre. Herved dannes surt calciumfosfat (CaHPO4), der er letopløseligt i vand og derfor kan omsættes i planterne.

Den store efterspørgsel på superfosfat i det europæiske landbrug resulterede i en tilsvarende efterspørgsel af svovlsyre. Den dag i dag bruges over halvdelen af verdensproduktionen af svovlsyre til at lave superfosfat og andre gødningsstoffer.

Øget behov gav stærk konkurrence

Mens den oprindelige svovlsyreindustri i det store og hele var baseret på håndværksmæssige opskrifter, spillede kemisk forskning en vigtig rolle i udviklingen af nye metoder ved 1800-tallets slutning.

På den tid fik den næsten enerådende blykammermetode konkurrence fra en helt anden metode til fremstilling af svovlsyre.

Den nye metode, kontaktmetoden, konkurrerede i lang tid med den traditionelle, men efter 1. Verdenskrig overtog den verdensmarkedet. I dag produceres langt det meste svovlsyre af store kontaktanlæg.

Når der var behov for en ny metode, skyldtes det ikke, at blykammerfabrikkerne ikke kunne dække behovet for syre, men at svovlsyre fremstillet efter kammermetoden højst kan koncentreres til 90-95 procent.

Med det nye marked for alizarin, indigo og andre syntetiske farvestoffer til tekstilindustrien var der nemlig behov for en mere ren svovlsyre i form af »rygende svovlsyre« , hvor renhedsgraden er større end 98 procent.

venus svovl overflade atmosfære rummet astronomi industrialisering halvfjerdserne rumkapløb svovlsyre

Det første fotografi af Venus’ svovlsyreholdige overflade og atmosfære, taget den 22. oktober 1975 af en russisk rumsonde. (Foto: Venera-9 lander, Russian Space Agency)

Tysk grundighed vandt

Der var altså et teknisk problem, der truede med at reducere profitten fra den nye farvestofindustri.

Problemet blev løst gennem et omfattende forskningsprogram, der i 1880’erne var iværksat af den store tyske industrikoncern BASF (Badische Anilin und Soda Fabrikation) og ledet af industrikemikeren Rudolf Knietsch (1854-1906).

Under normale omstændigheder vil svovlets forbrændingsprodukt svovldioxid (SO2) ikke forbinde sig med luftens ilt og danne svovltrioxid (SO3). Men de tyske kemikere viste, at det kan lade sig gøre ved overfladekontakt med en passende katalysator, hvor især findelt platin eller vanadiumoxid (V2O5) viste sig brugbart.

Med dannelsen af svovltrioxid følger dannelsen af svovlsyre, idet svovltrioxid spontant reagerer med vand (SO3 + H2O → H2SO4).

I midten af 1890’erne var de første industrielle anlæg baseret på kontaktmetoden i gang ikke blot hos BASF, men også hos en anden af de store tyske kemiske industrier: Hoechst.

Det er ikke noget tilfælde, at netop disse to firmaer var verdens største producenter af syntetiske farvestoffer. BASF blev også verdens største producent af svovlsyre.

Ikke et husholdningsprodukt

Det er formentlig de færreste husholdninger, der ligger inde med en flaske svovlsyre. Det er et kemikalie, der på ingen måde er brugsnært og måske bedst kendes som den »batterisyre« , der sammen med destilleret vand er i bilens akkumulator.

Syrens manglende synlighed i dagligdagen ændrer ikke ved, at vores samfund er afhængigt af den. Svovlsyre er et umådelig nyttigt kemikalie, men det er ikke rart at komme i nærheden af.

Vi kan være glade for, at vi ikke lever på Venus, for ikke blot er overfladetemperaturen cirka 470 °C, men atmosfæren på denne kærlighedens planet består også af kuldioxid med skyer af svovlsyre.

Som Jordens skyer regner med vand, sådan regner Venus’ skyer med koncentreret svovlsyre.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud