ピラニア溶液
ピラニア溶液の有機残渣除去における効率性は、2つの過程がそれぞれ異なる速度で作用する点に起因する。一つの過程は濃硫酸の脱水作用による水素と酸素の除去で、この過程は高速に進行する。この速度は濃硫酸の水和が熱力学的に非常に有利であり、標準反応エンタルピーが ΔH = −880 kJ/mol にも及ぶことが原因である。これが濃硫酸を用いる理由であり、酸性はあまり関係がない。また、このためにピラニア溶液は非常に取扱上危険なものになっている。
H2SO4 + H2O2 → H2SO5 (過硫酸) + H2O
この脱水過程により一般的な有機物、特に炭水化物はピラニア溶液に浸されるや否や炭化されることになる。ピラニア溶液の名前は、ピラニア溶液に大量の有機物残渣を浸した際のこの第一段階の激しさがピラニアの狂乱索餌に似ていることからもきている。しかし、名前のもう一つの、より大きな理由は、ピラニア溶液が「何でも食べる」、特に煤や焦げ(英語版)などの元素状炭素を分解できる能力にある。
この要因となるより興味深いもう一つの過程は、そのままでは比較的穏やかな酸化剤である過酸化水素を硫酸が強化して、常温では水相反応しづらいことで有名な元素状炭素さえ溶解させることのできる強力な酸化剤にすると考えることができる。この転換は、エネルギー的に好ましい過酸化水素の脱水によりヒドロニウムイオンと硫酸水素イオン、および過渡的に酸素原子を生じる反応と見ることができる。
H2SO4 + H2O2 → H3O + HSO4 + O
ピラニア溶液の元素状炭素を溶解させる能力は、これにより生じる反応性の極めて高い酸素原子に起因する。