Tärkein yhteys rikkihapon ja fosforihapon välillä on yleensä se, että toista tarvitaan toisen valmistamiseen: fosforihappoa syntyy, kun rikkihappo on vuorovaikutuksessa maaperässä laajalti esiintyvän kemiallisen yhdisteen trikalsiumfosfaatin kanssa. Monissa tärkeimmistä näkökohdista hapot ovat hyvin samankaltaisia, vaikka rikkihappomuoto on yleensä paljon voimakkaammin hapan ja usein syövyttävämpi ja mahdollisesti vaarallinen. Tutkijat ja opiskelijat käyttävät usein heikompaa fosforiversiota simuloiduissa laboratorioissa ja testeissä, koska se käyttäytyy lähes identtisesti useimmissa olosuhteissa olematta yhtä tehokas. Erityisesti laimennettua rikkihappoa ja fosforihappoa voidaan käyttää katalysaattoreina samoihin kemiallisiin reaktioihin. Heillä on niin rinnakkaisia ominaisuuksia, että niiden Yhdistyneet Kansakunnat ja Pohjois -Amerikan varoituksia ja vaaroja koskevat tunnusnumerot ovat samat.
Kemialliset ja fysikaaliset yhtäläisyydet
Molemmilla hapoilla on hyvin samankaltaiset kemialliset rakenteet mikroskooppisella tasolla tarkasteltuna. Ensisijainen ero niiden välillä on vetyatomi sekä ydinhappoelementti. Esimerkiksi rikkihapon kemiallinen kaava on H2SO4; se koostuu kokonaan vedystä, rikistä ja hapesta. Sitä vastoin fosforihapolla on kaava H3PO4. Siinä on lisäksi vetyä ja se sisältää fosforia rikin sijaan. Fosfori ja rikki ovat kuitenkin läheisessä yhteydessä toisiinsa. Kun rikki on vuorovaikutuksessa oikeiden komponenttien kanssa ja oikeissa olosuhteissa, se voi itse asiassa muuttua fosforiksi. Tämä liitäntä vaikuttaa lähes kaikkiin elementin järjestelyihin.
Tiedemiehillä on pari eri tapaa erottaa hapot välittömästi, joista osa on yksinkertaisempia kuin toiset. Väri, sakeus ja haju ovat yleensä ensimmäisiä vihjeitä, mutta kaikissa näissä suhteissa rikki- ja fosforihapot ovat identtisiä. Itse asiassa ominaisuudet ovat niin samanlaisia, että nämä kaksi luokitellaan usein samaan kemikaaliluokkaan. Molemmat ovat värittömiä nesteitä, jotka ovat räjähtäviä, kun niitä lisätään väärin veteen. Ne ovat myös syövyttäviä ja voimakkaita hapettimia, kun ne altistuvat useimmille materiaaleille, erityisesti metalleille.
Käytä titrauksessa
Hapot toimivat katalysaattoreina, mikä tarkoittaa, että ne nopeuttavat reaktiota vetämällä tiettyjä atomiryhmiä yhteen. Rikkihapolla ja fosforihapolla on samanlainen koko, muoto ja sähkövaraus. Ne toimivat lähes identtisesti katalysaattoreina – itse asiassa monet kemialuokat jäljittelevät teollisia prosesseja, jotka yleensä vaativat rikkihappoa sekoittamalla fosforihappoa sen sijaan, mikä on turvallisempaa. Organismit käyttävät usein fosforihappoa, mikä tekee siitä paljon turvallisempaa kuin rikkihappo hajotettuna.
Happojen ominaisuus, jota kutsutaan dissosiaatioksi, määrittää, kuinka monta kertaa happo hajoaa. Rikkihappo on diprotoninen, eli se erottuu kaksi kertaa, ja fosforihappo on triprotoninen, eli se erottuu kolme kertaa. Tämä mahdollistaa molempien käytön puskureina, mikä tarkoittaa, että ne voivat stabiloida liuoksen happo -ominaisuuksia. Rikkihappoa ja fosforihappoa käytetään, koska ne hajoavat useita kertoja.
Käyttö teollisuudessa ja valmistuksessa
Suurin osa kulutetusta rikkihaposta käytetään lannoitealalla. Tämä ei johdu siitä, että rikkihappo on hyvä kasveille, vaan siksi, että sitä käytetään fosforihapon tuottamiseen. Märkäprosessissa fosforipitoisia kiviä louhitaan ja sekoitetaan rikkihapon kanssa. Tämä vapauttaa kaasua ja fosforihappoa pienempinä pitoisuuksina. Fosforihappoa lisätään lopulta maaperään fosforipitoisen lannoitteen valmistamiseksi.
Syövyttävyyttä koskevat näkökohdat
Biologiassa rikkihappo voi usein suorittaa samat tehtävät kuin fosforihappo. Tämä yhteys tulee muinaisista organismeista, jotka käyttivät rikkihappoa; nykyaikaiset organismit käyttävät fosforihappoa, koska se on vähemmän syövyttävää. Tätä yhteyttä testataan kokeilla ja ymmärtää, miksi rikkihappo on parempi tietyissä tehtävissä, kuten ruoan hajottamisessa. Joissakin tapauksissa rikkihaposta on tullut myrkyllistä eliöille ja fosforihappo toimii paljon paremmin. Muissa kokeissa tulokset ovat yllättäviä, koska rikkihappo ei aiheuta haittaa ja tekee tehtävän nopeammin kuin fosforihappo.