Àcid sulfúric

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search
Infotaula de compost químicÀcid sulfúric
Sulphuric acid 96 percent extra pure.jpg
Substància compost químic
Massa molecular 97,9674 uma
Estructura química
Fórmula química H₂SO₄
Schwefelsäure3.svg
SMILES canònic
SMILES isomèric
InChI Model 3D
Propietats
Densitat 1,84 g/cm3 (20 °C)
Viscositat cinemàtica 15,01 cm2/s
Índex de refracció 1,397
Acidesa (pKa) -3
Moment dipolar 2,72 D
Punt de fusió 51 °F
Punt d'ebullició 554 °F
Entalpia de fusió 2,72 D
Pressió de vapor 0,001 mm Hg
Perills
Límit d'exposició promig ponderat en el temps 1 mg/m3 (10 h, Estats Units d'Amèrica)
IDLH 15 mg/m3
Altres propietats
Higroscopicitat
Identificadors
CAS 7664-93-9
InChIKey QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N
PubChem 1118
RTECS WS5600000
AEPQ 231-639-5
ChEBI 26836 i 45693
ONU 1830
KEGG D05963 i C00059
ChemSpider 1086
ChEMBL CHEMBL572964
UNII O40UQP6WCF
ZVG 1160
Infocard ECHA 100.028.763
DSSTOX DTXSID5029683
RxNorm CUI 10231
NDF-RT N0000147101
Beilstein 2037554
Número E E513
Gmelin 2122
Modifica dades a Wikidata

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]

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]

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 pel fet de presentar una reacció altament exotèrmica i perquè, 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]

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]

Un altre procediment menys conegut és el mètode del disulfit, en el qual el disulft 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]

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 2002, 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]

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