Mitkä ovat rikkihapon vaikutukset metalliin?

Rikkihapon vaikutukset metalliin riippuvat useista tekijöistä, kuten metallityypistä, hapon pitoisuudesta ja lämpötilasta. Laimea rikkihappo reagoi teoriassa minkä tahansa metallin kanssa, joka on vedyn yläpuolella reaktiivisuussarjassa syrjäyttämällä vetyä haposta, vapauttamalla sen kaasuna ja muodostamalla metallin sulfaattisuolan. Tähän luokkaan kuuluvia metalleja ovat alkalimetallit, kuten natrium ja kalium, ja maa-alkalimetallit, kuten magnesium ja kalsium, sekä monet muut tavalliset metallit, kuten rauta, nikkeli ja sinkki. Koska vedyllä on erittäin alhainen liukoisuus veteen ja happoihin, se tuottaa kuplia; tuloksena oleva kuohuminen on suurempi reaktiivisempien metallien kanssa. Esimerkiksi laimennettu rikkihappo (H2SO4) ja magnesium reagoivat voimakkaasti: Mg + H2SO4 -> MgSO4 + H2.

Käytännössä kaikki nämä metallit eivät reagoi rikkihapon kanssa normaaleissa olosuhteissa. Vaikka puhtaat metallit reagoivatkin, jotkin alkuaineet muodostavat nopeasti oksidikerroksen joutuessaan alttiiksi ilmalle. Tämän hapon vaikutukset metallioksideihin vaihtelevat, mutta joissakin tapauksissa oksidikerros on kemiallisesti erittäin inertti ja estää minkään reaktion tapahtumisen. Esimerkiksi vaikka titaani on reaktiivisuussarjassa vedyn yläpuolella, siinä on normaalisti ohut titaanidioksidipinnoite, joka tekee siitä reagoimattoman rikkihapon ja useimpien muiden happojen suhteen. Alumiini muodostaa myös suojaavan oksidikerroksen; rikkihappo ja alumiini reagoivat kuitenkin jonkin ajan kuluttua muodostaen vetykaasua ja alumiinisulfaattia.

Toinen tekijä, joka voi vaikuttaa yhdistelmään, on reaktiossa muodostuneen suolan tai metallisulfaatin liukoisuus. Jotkut metallisulfaatit – esimerkiksi raudan, sinkin ja alumiinin sulfaatit – liukenevat hyvin veteen tai happoihin, kun taas toiset – kuten kalsiumin ja bariumin sulfaatit – eivät liukene. Kun sulfaatin liukoisuus on alhainen, reaktio hidastuu nopeasti tai pysähtyy, kun metallin ympärille muodostuu suojaava sulfaattikerros.

Puhdas rikkihappo ei reagoi metallien kanssa muodostaen vetyä, koska veden läsnäolo vaaditaan tämän reaktion mahdollistamiseksi. Laboratorioissa käytettävä väkevä rikkihappo on normaalisti 98 % happoa ja 2 % vettä; läsnä olevan veden pieni määrä sallii näiden reaktioiden edetä joissakin tapauksissa, vaikkakin hitaasti. Jos käytetään laimeampaa liuosta, reaktio on paljon nopeampi. Alhaisissa lämpötiloissa ruostumaton teräs ei syövytä merkittävästi hapon vaikutuksesta yli noin 98 %:n pitoisuuksilla. Teollisuuslaitoksissa sitä varastoidaan joskus terässäiliöissä; Korroosio on kuitenkin nopeaa, jos vesipitoisuus on suurempi.

Rikkihapon vaikutus metallielementteihin, jotka ovat reaktiivisuussarjassa vedyn alapuolella, on erilainen, koska ne eivät voi syrjäyttää vetyä haposta. Näitä metalleja ovat kupari, elohopea, hopea, kulta ja platina. Ne eivät reagoi laimean rikkihapon tai väkevän hapon kanssa huoneenlämpötilassa.

Väkevä rikkihappo toimii kuitenkin kuumana hapettavana aineena ja reagoi kuparin, elohopean ja hopean kanssa. Esimerkiksi kuparin tapauksessa tapahtuu seuraava reaktio: Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2H2O. Kulta ja platina eivät reagoi rikkihapon kanssa ollenkaan.