Àcid sulfúric

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Àcid sulfúric

Estructura de l'àcid sulfúric
Nomenclatura
Nom IUPAC Tetraoxosulfat(VI) d'hidrògen
Altres noms Àcid sulfúric
Fórmula química H2SO4
Propietats químiques
Aparença Líquid incolor
Densitat 1,8 × 103 kg/m3
Massa molar 98.079 g/mol
Punt de fusió 283 K (10 °C)
Punt d'ebullició 610 K (337 °C)
Solubilitat Miscible
Seguretat
Perills
  • Ingestió: Pot ocasionar danys permanents.
  • Inhalació Molt perillosa, possiblement fatal. Efectes a llarg termini coneguts.
  • Pell: Causa cremades.
  • Ulls: Causa cremades.
Compostos relacionats
Recursos externs
Si no s'indica el contrari, les dades són pels materials en condicions estàndard (25 °C, 100 kPa)
Avís d'exempció de responsabilitat


Propietats

Termoquímica

ΔfH0líquid -814 kJ/mol
S0líquid, 1 bar 19 J/mol·K

L'àcid sulfúric és un àcid fort i dipròtic molt corrosiu la fórmula del qual és:

H2SO4

Dissolt en aigua o altres solvents dipolars es descompon immediatament en l'ió sulfat i forma sals amb aquest nom en associació amb diversos cations. Per exemple:

Fabricació[modifica | modifica el codi]

L'àcid sulfúric es produeix a partir del sofre, l'oxigen i l'aigua via el convencional procés de contacte (en anglès: contact process(DCDA)) i pel procediment humit d'àcid sulfúric (wet sulfuric acid process(WSA)).

Procés de contacte[modifica | modifica el codi]

En el primer pas es crema sofre per a produir diòxid de sofre.

S (s) + O2 (g) → SO2 (g)

Aquest és a continuació oxidat a triòxid de sofre usant oxigen en presència d'òxid de vanadi(V) com catalitzador. Aquesta reacció és reversible i la formació de triòxid de sofre és exotèrmica.

2 SO2 (g) + O2 (g) està en equilibri amb 2 SO3 (g) (en presència de V2O5)

El triòxid de sofre s'absorbeix en 97–98% H2SO4 per formar oleum (H2S2O7), també conegut com a àcid sulfúric fumant. L'oleum es dilueix amb aigua per a formar àcid sulfúric concentrat.

H2SO4 (l) + SO3 (g)→ H2S2O7 (l)
H2S2O7 (l) + H2O (l) → 2 H2SO4 (l)

S'ha de dir que no és pràctic dissoldre directament el SO3 en aigua degut a presentar una reacció altament exotèrmica i a que, en lloc d'un líquid, forma un aerosol corrosiu molt difícil de separar.

SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)

Procediment humit[modifica | modifica el codi]

En el primer pas, es crema el sofre per a produir diòxid de sofre:

S(s) + O2(g) → SO2(g)

o, alternativament, sulfur d'hidrogen (H2S) en forma de gas s'incinera a gas SO2:

2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 (−518 kJ/mol)

Aquest després s'oxida a triòxid de sofre usant oxigen amb òxid de vanadi(V) com catalitzador.

2 SO2 + O2 → 2 SO3 (−99 kJ/mol) (reacció reversible)

El triòxid de sofre s'hidrata a àcid sulfúric H2SO4:

SO3 + H2OH2SO4(g) (−101 kJ/mol)

El darrer pas és la condensació de l'àcid sulfúric a líquid 97–98% H2SO4:

H2SO4(g) → H2SO4(l) (−69 kJ/mol)

Altres mètodes[modifica | modifica el codi]

Un altre procediment menys conegut és el mètode de metabisulfit, en el qual el metabisulft es posa al fons d'un recipient i s'afegeix àcid clorhídric d'una concentració 12,6 molar. El gas que resulta es fa bombollejar a través d'àcid nítric el qual allibera vapors marrons/vermells.

En el laboratori es pot produir àcid sulfúric cremant sofre en l'aire i dissolent el gas produït en una solució de peròxid d'hidrogen.

SO2 + H2O2 → H2SO4

Abans de l'any 1900, la majoria de l'àcid sulfúric es fabricava pel procediment de la cambra de plom (lead chamber process).[1]

Usos[modifica | modifica el codi]

És un producte industrial molt important, i la producció d'àcid sulfúric d'un país és un bon indicador de la seva potència industrial.[2]

De la producció mundial d'àcid sulfúric durant 2001, aproximadament el 60% es va dedicar a la producció pel mètode de la "via humida" d'àcid fosfòric que es fa servir per obtenir el fosfat dels fertilitzants agrícoles i també per produir fosfat de trisodi per a detergents. Amb aquest mètode es parteix dels fosfats de les mines i cada any se'n processen més de 100 milions de tones. La roca fosfatada es coneix com a fluorapatita, i és tractada amb un 93% d'àcid sulfúric amb la qual cosa s'obté sulfat de calci, fluorur d'hidrogen (HF), que s'elimina, i àcid fosfòric.

També es fa servir àcid sulfúric en grans quantitats en la indústria del ferro i l'acer per treure el rovell de l'oxidació abans de vendre'l a la indústria de l'automòbil i altres. Sovint es recicla l'àcid sulfúric en plantes de regeneració (Spent Acid Regeneration, SAR)

El sulfat d'amoni, també és un fertilitzant agrícola important i principalment és un subproducte de la siderúrgia. Per reacció de l'amoni amb àcid sulfúric l'amoni cristal·litza com una sal.

La manufactura del sulfat d'alumini també empra àcid sulfúric i el primer producte es fa servir per fabricar papar. L'àcid sulfúric s'utilitza també en les plantes de tractament de l'aigua per a filtrar impureses i millorar el gust de l'aigua. El sulfat d'alumini es fa tractant la bauxita amb àcid sulfúric.

Entre altres moltes utilitats l'àcid sulfúric és l'habitual catalitzador per a fer nylon, refinació de petroli, obtenció de gasolina i en bateries d'automòbils. També, en la seva forma concentrada, és un agent deshidratant.

El cicle de sofre-iode són una sèrie de reaccions químiques serveix per obtenir hidrogen, on també es fa servir àcid sulfúric. És una forma d'obtenir grans quantitats d'hidrogen a baix cost però encara té problemes de seguretat.

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Àcid sulfúric Modifica l'enllaç a Wikidata
  1. Jones, Edward M.. «Chamber Process Manufacture of Sulfuric Acid». Industrial and Engineering Chemistry, 42, 11, 1950, pàg. 2208–2210. DOI: 10.1021/ie50491a016.
  2. Chenier, Philip J. Survey of Industrial Chemistry, pp 45–57. John Wiley & Sons, New York, 1987