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¿Qué es el ácido sulfúrico?
Es un ácido mineral de fórmula general H2SO4. En la antigüedad se le denominaba como vitriolo, aceite de vitriolo, ácido vitriólico y espíritu de vitriolo.
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Estructura 3D |
Propiedades fisicoquímicas
Es un líquido viscoso, incoloro e inodoro, soluble en agua. Con un masa molecular de 98.079 g·mol-1. Presenta una densidad a 15ºC de 1.8342 g·ml-1, un punto de fusión de 10.5 ºC, y punto de ebullición de 274 ºC.
Presenta un gran carácter ácido que lo hace muy corrosivo, en altas concentraciones. También, presenta unas propiedades deshidratantes y oxidantes. Además, es higroscópico así que absorbe fácilmente el vapor de agua del aire.
| ¡PELIGRO! «es corrosivo y causa quemaduras químicas graves, incluso en concentraciones incluso más bajas.« |
Cuando debamos diluirlo con agua, hay que hacerlo vertiendo el ácido sobre el agua, despacio y agitando.
Propiedades ácido-base
Debido a su carácter ácido, el H2SO4 reacciona con la mayoría de las bases para dar el sulfato correspondiente.
Por ejemplo, el sulfato cúprico o sulfato de cobre (II) que se emplea como fitosanitario, se prepara por la reacción del óxido de cobre (II) con ácido sulfúrico:
CuO (s) + H2SO4 (aq) → CuSO4 (aq) + H2O (l)
Además, al ser ún ácido mineral fuerte, tiene la capacidad de desplazar a otros ácidos más débiles. Por ejemplo, desplaza a la sal del ácido acético (acetato de sodio) cuando reacciona de la siguiente forma para formar bisulfato de sodio:
H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH
De la misma manera, la reacción del ácido sulfúrico con nitrato potásico produce ácido nítrico y un precipitado de bisulfato potásico.
Además, y de especial utilidad en reacciones orgánicas de sustitución electrofila aromática (SNAr) es la reacción que tiene lugar con el ácido nítrico para dar el ión nitronio (NO2⊕).
Producción
En la industria, el ácido sulfúrico es un producto químico notable, se utilizan los datos de producción de los países como un indicador de su potencial industrial.
Por tanto, es un producto esencial en la industria química. Se utiliza ampliamente en la fabricación de fertilizantes, explosivos, en el procesado de minerales, tratamiento de aguas residuales, en el refinado de petróleo, etc.
Además, algunas de las aplicaciones de uso final más relevantes son: desatascadores domésticos de desagües, electrolitos en baterías de plomo, agentes de limpieza, etc.
Aunque el ácido sulfúrico se descubrió en el siglo VIII, su producción solo se hizo económicamente viable en 1746, cuando el químico John Roebuck desarrolló una forma de producirlo a granel.
Hoy día, se utilizan diferentes métodos de producción del H2SO4: como el proceso de contacto, el proceso de ácido sulfúrico húmedo, el proceso de cámara de plomo, etc.
Método de contacto
En la primera etapa del proceso, se quema azufre para obtener dióxido de azufre:
S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
Entonces, el dióxido de azufre se oxida hasta trióxido de azufre, utilizando oxígeno y un catalizador de vanadio. La reacción es exotérmica y reversible.
2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) (en presencia del catalizador V2O5)
Posteriormente, el trióxido de azufre se absorbe en ácido sulfúrico del 97-98 %, para formar ácido disulfúrico (H2S2O7), también conocido como ácido sulfúrico fumante. Seguidamente, se diluye con agua para obtener el ácido sulfúrico concentrado.
H2SO4 (l) + SO3 (g)→ H2S2O7 (l)
H2S2O7 (l) + H2O (l) → 2 H2SO4 (l)
Disolver directamente SO3 en agua no es práctico, debido a la naturaleza muy exotérmica de dicha reacción. Además, esta reacción forma un aerosol corrosivo, en lugar de un líquido, que es muy dificil de separar.
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)
