Propriedades básicas do ácido sulfúrico
Sendo uma substância frequentemente encontrada na química, você pode se perguntar “o que é ácido sulfúrico?” Bem, o ácido sulfúrico (escrito como ácido sulfúrico nos EUA) é um ácido reativo concentrado. Ele oxida, desidrata ou sulfona muitos materiais orgânicos. É produzido pela oxidação do dióxido de enxofre, é um dos ácidos minerais inorgânicos mais úteis e desempenha um papel essential em muitos processos industriais. É utilizado como precursor, reagente e como catalisador na fabricação de diversos tipos de produtos, como:
- Fertilizantes
- Explosivos
- Drogas
- Detergentes
- Corantes
- Tintas
- Plásticos
Não só isso, mas o ácido sulfúrico tem muitos usa. É o tipo mais comum de ácido usado em baterias, normalmente em baterias de chumbo-ácido para automóveis e sistemas de energia photo voltaic. Também é usado na purificação de metais como zinco e cobre de minérios. É virtualmente inimaginável que muitas indústrias funcionem sem ácido sulfúrico.
A demanda industrial world é muito alta globalmente, e estima-se que 260 milhões de toneladas de ácido sulfúrico são produzidos anualmente, o suficiente para encher cerca de 100 mil piscinas olímpicas.
Principais vantagens:
-
O ácido sulfúrico (H₂SO₄) é um ácido altamente reativo e versátil, essencial para processos de fabricação em muitos setores, incluindo fertilizantes, metais e baterias
-
É criado através de um processo de quatro estágios envolvendo extração de enxofre e reações químicas
-
O ácido sulfúrico tem um pH altamente ácido de 2,75 em condições padrão, embora isso varie com a concentração e outros fatores
-
É essential em indústrias como processamento de metais, fabricação de produtos químicos, produção de baterias e agricultura devido às suas propriedades reativas.
Fórmula Química do Ácido Sulfúrico
A equação para ácido sulfúrico é H₂SO₄.
Este composto é formado em quatro etapas, cada uma representada por várias reações químicas:
- 1ª etapa – extração de enxofre – 2PbS(s) + 3O₂(g) → 2PbO(s) + 2SO₂(g)
- 2ª etapa – conversão de enxofre em dióxido de enxofre – S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
- 3ª etapa – conversão de dióxido de enxofre em trióxido de enxofre – 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g)
- 4ª etapa – conversão de trióxido de enxofre em ácido sulfúrico – SO₃(g) + H₂O(I) → H2SO₄(EU)
Normalmente, o enxofre é extraído de combustíveis fósseis. O petróleo não refinado e o gás pure contêm compostos de enxofre que são removidos durante o processo de refino. Conforme mostrado na primeira equação acima, também pode ser extraído de minérios metálicos como sulfetos.
O enxofre fundido é então soprado por ar seco a 1300 K. Nesta fase, o enxofre é queimado, convertendo-o em dióxido de enxofre.
Na terceira etapa, um catalisador conhecido como óxido de vanádio (V) em sílica é usado para converter dióxido de enxofre em trióxido de enxofre a 700 K.
Finalmente, o trióxido de enxofre é convertido em ácido sulfúrico, permitindo-lhe reagir com água a uma temperatura constante de 400 K.
Estrutura do Ácido Sulfúrico
Estruturalmente, um molécula de ácido sulfúricoque tem peso molecular de 98,079 g/mol, possui um átomo central de enxofre cercado por quatro átomos de oxigênio. Dois dos átomos de oxigênio estão duplamente ligados ao enxofre. Os outros dois átomos têm ligações simples com enxofre, mas possuem ligações de hidrogênio.
Por causa de repulsão do par de elétrons da camada de valência (VSEPR), um modelo molecular que prevê a geometria dos átomos, os átomos de oxigênio se espalham na forma tetraédrica. Isso significa que cada oxigênio está ligado a um ângulo de 109,5 graus em relação aos outros átomos de oxigênio.
O ácido sulfúrico é um ácido forte?
Assim como outros ácidos, a força do ácido sulfúrico é medida pela sua constante de dissociação ácida em uma solução. Esta constante, representada pelo símbolo Ka, não muda independentemente da concentração do ácido. O pH pode mudar com base na concentração, mas não no Ka.
Na verdade, o ácido sulfúrico é um dos sete ácidos fortes. Os outros ácidos fortes são:
- HCl – Ácido clorídrico
- HNO₃ – Ácido nítrico
- HBr – ácido bromídrico
- HI – ácido iodídrico
- HClO₄ – Ácido perclórico
- HClO₃ – Ácido clórico
A constante de dissociação do ácido também é conhecida como equilíbrio da reação química do ácido com seu conjugado de base. Isto está diretamente associado à relação entre a formação de íons hidrônio e o ácido molecular.
Quanto maior o Ka, mais forte é o ácido, pois seus íons se dissociam mais completamente em uma solução. O ácido sulfúrico tem Valor Ka de 1,0 x 102. Isso coloca o ácido em uma classificação mais elevada em comparação com outros ácidos.
Produtos e compostos comuns contendo ácido sulfúrico
Embora o ácido sulfúrico seja essencial em muitos processos de fabricação, ele não é comumente encontrado em muitos produtos como constituinte ativo. Alguns produtos que contêm o ácido incluem:
- Eletrólito de bateria – o ácido sulfúrico é o eletrólito para baterias de chumbo-ácido de automóveis e sistemas de energia photo voltaic
- Produtos de limpeza doméstica – o ácido sulfúrico é bom para dissolver proteínas e gorduras, semelhante a uma solução alcalina
- Aditivo alimentar – você provavelmente não pensaria que um ácido forte e tóxico é usado como aditivo alimentar. Em baixas concentrações, no entanto, pode ser utilizado como agente acidificante em alguns produtos lácteos, como o queijo, e é aprovado na Europa como aditivo alimentar sob o número E513.
Qual é o valor do pH do ácido sulfúrico?
Sob o condições padrão de 1 mMol/L, 25°C e 1 pressão atmosférica, o valor de pH do ácido sulfúrico é 2,75. Isso o torna altamente ácido.
Existem, no entanto, algumas variáveis: Ao contrário da constante de dissociação, o valor do pH depende diretamente da concentração do ácido ou da base numa solução. Isso também depende de fatores como:
- O tipo de solvente
- Concentração em uma solução
- Temperatura
- Pressão
Qual é a cor do ácido sulfúrico que fica azul no papel tornassol?
Dependendo da sua concentração, o ácido sulfúrico pode não alterar a cor do papel tornassol azul, ou pode torná-lo um tom de vermelho.
Como papel tornassol está disponível em pigmentação vermelha ou azul, não mede o pH, mas é sensível o suficiente para reagir com um ácido ou uma base.
O papel tornassol vermelho fica azul se a solução tiver um pH de 8 ou mais. Enquanto isso, o papel tornassol azul fica vermelho se a solução tiver um nível de ácido entre 4 e 5 ou inferior.
O ácido sulfúrico é um elemento?
O ácido sulfúrico não é um elemento, mas é um composto composto por dois átomos de hidrogênio, um átomo de enxofre e quatro átomos de oxigênio. Quando dissolvido em água, dissocia-se em íons de H₃O+ e HSO₄–.
O ácido sulfúrico é uma solução?
Sim, o ácido sulfúrico é uma solução porque um ácido só pode reagir se estiver em forma de solução. Um composto de ácido pode ocorrer na forma sólida de sal, mas quase sempre terá impurezas. A forma mais pura de ácido sulfúrico tem grau de pureza de 98% com valor de pH de 0,1. É mais estável para armazenamento nesta forma.
Outras concentrações do ácido incluem:
- 10% – Ácido sulfúrico diluído para uso em laboratórios (pH 1)
- 33,5% – Ácido de bateria para baterias de chumbo-ácido (pH 0,5)
- 62,18% – Câmara ou fertilizante ácido (pH cerca de 0,4)
- 77,67% – Ácido Tower ou Glover (pH cerca de 0,25)
Usos industriais e laboratoriais do ácido sulfúrico
Industrialmente, o ácido sulfúrico é basic para processos que envolvem síntese química, produção de fertilizantes, refino de petróleo e processamento de metais. Aqui está uma visão mais detalhada de suas aplicações:
Processamento de metais
Embora muitos reagentes e produtos químicos sejam usados na produção de steel, o ácido sulfúrico desempenha um papel basic em um processo específico para o aço conhecido como “decapagem de aço”. Enquanto o steel está em processo de trabalho a quente, sua superfície oxida, o que pode causar problemas no produto ultimate.
Para combater isso antes da laminação a frio, o steel passa por um “licor de decapagem” feito de ácido sulfúrico, e às vezes seguido por lavagens adicionais em clorídrico e outros ácidos.
Fabricação Química
Pode parecer hiperbólico, mas o ácido sulfúrico é um composto important e, sem dúvida, um dos mais importantes, produzido na fabricação de produtos químicos. Muitos outros produtos químicos – incluindo ácido clorídrico, ácido nítrico, detergentes sintéticos, sais de sulfato e muito mais – dependem do ácido sulfúrico como componente base.
Isto torna-se ainda mais claro em ambientes laboratoriais, onde é important como catalisador para outras reações químicas e em titulações.
Além disso, na indústria farmacêutica, o ácido sulfúrico auxilia na produção de medicamentos, atuando como reagente e catalisador na síntese de insumos farmacêuticos ativos.
Produção de baterias
Conforme mencionado anteriormente, o ácido sulfúrico é important para a fabricação de baterias de chumbo-ácido, pois é usado para ativar as placas de chumbo dentro do invólucro e permitir a transferência de energia.
Tal como acontece com o trabalho em steel, é uma das últimas partes da produção antes do início do ciclo de carga, com uma solução eletrolítica feita de ácido sulfúrico e água destilada.
Agricultura
Um dos maiores utilizadores de ácido sulfúrico é na agricultura, especificamente através de fertilizantes fosfatados, fosfatos de amónio e di-hidrogenofosfato de cálcio, embora existam outras aplicações. É usado quando ajudando terras com deficiência de enxofre recuperar e prevenir deficiências nas culturas.
Conclusão
Como um dos principais produtores e fornecedores de ácido sulfúricosabemos como ele é versátil e importante para muitos setores. Quer seja utilizado em processos industriais de grande escala ou em aplicações laboratoriais de pequena escala, serve um propósito em larga escala graças às suas propriedades e resistência altamente reativas.
