Àcid sulfúric

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Àcid sulfúric
Sulfuric-acid-Givan-et-al-1999-3D-vdW.png
Model de rebliment d'espai
Sulfuric-acid-Givan-et-al-1999-3D-balls.png
Model de boles i pals
S=O bond length = 142.2 pm, S-O bond length = 157.4 pm, O-H bond length = 97 pm
Sulphuric acid 96 percent extra pure.jpg
Noms
Nom IUPAC
Sulfuric acid
Altres noms
Oli de vidriol
Identificadors
7664-93-9 Symbol OK.svg1
ChEBI CHEBI:26836 Symbol OK.svg1
ChEMBL ChEMBL572964 Symbol OK.svg1
ChemSpider 1086 Symbol OK.svg1
Número CE 231-639-5
Imatges Jmol-3D Imatge
KEGG D05963 Symbol OK.svg1
Número RTECS WS5600000
UNII O40UQP6WCF Symbol OK.svg1
Número ONU 1830
Propietats
H
2
SO
4
Massa molar 98,079 g/mol
Aparença Líquid transparent, inodor, incolor
Densitat 1,84 g/cm3, liquid
Punt de fusió 10 °C (50 °F; 283 K)
Punt d'ebullició 337 °C (639 °F; 610 K) Quan l'àcid sulfúric està per sobre de 300 °C (572 °F), es descompon lentament
miscible
Pressió de vapor 0.001 mmHg (20°C)[1]
Acidesa (pKa) −3, 1,99
Viscositat 26,7 cP (20 °C)
Termoquímica
157 J·mol−1·K−1[2]
−814 kJ·mol−1[2]
Perills
Fitxa de dades de seguretat ICSC 0362
Pictogrames del GHS El pictograma de corrosió en el Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
Paraula d'advertència GHS Danger
H314
P260, P264, P280, P301+330+331, P303+361+353, P363, P304+340, P305+351+338, P310, P321, P310, P405, P501
Índex CEE 016-020-00-8
Classificació CEE Corrosiu C[3][4]
Frases R R35
Frases S S1/2 S26 S30 S45
NFPA 704
Codi d'inflamabilitat 0: No crema. Per exemple, l'aigua Codi de salut 3: L'exposició a curt termini podria causar lesions temporals o residuals greus. Per exemple, el gas de clor Codi de reactivitat 2: Si se sotmet a un canvi químic violent a temperatures i pressions elevades, reacciona violentament amb l'aigua, o pot formar barreges explosives amb l'aigua. Per exemple, el fòsfor Perill especial W: Reacciona amb l'aigua d'una manera inusual o perillosa. Per exemple, el cesi, el sodiNFPA 704 four-colored diamond
Punt d'inflamabilitat Ininflamable
15 mg/m3 (IDLH), 1 mg/m3 (TWA), 2 mg/m3 (STEL)
Dosi o concentració letals (DL, CL):
2140 mg/kg (rata, oral)[5]
50 mg/m3 (conillet d'índies, 8 h)
510 mg/m3 (rata, 2 h)
320 mg/m3 (ratolí, 2 h)
18 mg/m3 (conillet d'índies)[5]
87 mg/m3 (conillet d'índies, 2,75 h)[5]
Límits d'exposició del NIOSH:
TWA 1 mg/m3[1]
LER (recomanat)
TWA 1 mg/m3[1]
15 mg/m3[1]
Compostos relacionats
Relacionats: Àcids forts
Àcid selènic
Àcid clorhídric
Àcid nítric
Àcid cròmic
Compostos relacionats
Àcid sulfurós
Àcid permonosulfúric
Triòxid de sofre
Òleum
Excepte quan s'indiqui el contrari, les dades es refereixen a materials sota condicions estàndard (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
 Symbol OK.svg1 verify (què ésSymbol OK.svg1/N?)
Infotaula de referències

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) + O
2
(g) → SO
2
(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 SO
2
(g) + O
2
(g) està en equilibri amb 2 SO
3
(g) (en presència de V
2
O
5
)

El triòxid de sofre s'absorbeix en 97–98% H
2
SO
4
per formar oleum (H
2
S
2
O
7
), també conegut com a àcid sulfúric fumant. L'oleum es dilueix amb aigua per a formar àcid sulfúric concentrat.

H
2
SO
4
(l) + SO
3
(g)→ H
2
S
2
O
7
(l)
H
2
S
2
O
7
(l) + H
2
O
(l) → 2 H
2
SO
4
(l)

S'ha de dir que no és pràctic dissoldre directament el SO
3
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.

SO
3
(g) + H
2
O
(l) → H
2
SO
4
(l)

Procediment humit[modifica | modifica el codi]

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

S(s) + O
2
(g) → SO
2
(g)

o, alternativament, sulfur d'hidrogen (H
2
S
) en forma de gas s'incinera a gas SO
2
:

2 H
2
S
+ 3 O
2
→ 2 H
2
O
+ 2 SO
2
(−518 kJ/mol)

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

2 SO
2
+ O
2
→ 2 SO
3
(−99 kJ/mol) (reacció reversible)

El triòxid de sofre s'hidrata a àcid sulfúric H
2
SO
4
:

SO
3
+ H
2
O
H
2
SO
4
(g) (−101 kJ/mol)

El darrer pas és la condensació de l'àcid sulfúric a líquid 97–98% H
2
SO
4
:

H
2
SO
4
(g) → H
2
SO
4
(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).[6]

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.[7]

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. 1,0 1,1 1,2 1,3 «NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0577». National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  2. 2,0 2,1 Zumdahl, Steven S.. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company, 2009, p. A23. ISBN 0-618-94690-X. 
  3. «NuGenTec Material Safety Datasheet-Sulfuric acid».
  4. «Sulfuric acid IPCS». «The substance is harmful to aquatic organisms.(ENVIRONMENTAL DATA)»
  5. 5,0 5,1 5,2 «Sulfuric acid». Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  6. Jones, Edward M.. «Chamber Process Manufacture of Sulfuric Acid». Industrial and Engineering Chemistry, 42, 11, 1950, pàg. 2208–2210. DOI: 10.1021/ie50491a016.
  7. Chenier, Philip J. Survey of Industrial Chemistry, pp 45–57. John Wiley & Sons, New York, 1987