Acidul sulfuric (H2SO4)
♦ Structură și compoziție
Acidul sulfuric este un oxiacid diprotic. Molecula sa este alcătuită din un atom de S, patru atomi de O și doi atomi de H legați prin legături covalente polare simple sau duble.
• Raport atomic: H : S : O = 2 : 1 : 4
• Raport de masă: H : S : O = 1 : 16 : 32
• Compoziția procentuală: 2,05 % H; 32,65 % S; 65,3 % O.
♦ Stare naturală
Acidul sulfuric se găsește liber foarte puțin în glandele unor moluște.
Sub formă de compuși (sulfați): sulfatul de calciu (CaSO4•2H2O- gips) și sulfatul de magneziu (MgSO4•7H2O).
♦ Metode de obținere
În industrie, H2SO4 se obține prin procedeul prin contact, care se desfășoară în trei etape:
a. Obținerea SO2
| 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2↑ |
b. Oxidarea catalitică a SO2
| 2 SO2 + O2 → 2 SO3↑ |
c. Absorbția SO3
| SO3 + H2O → H2SO4 |
♦ Proprietăți fizice
• lichid uleios, incolor și inodor;
• mai greu decât apa (ρ=1,84 g/mL);
• foarte avid de apă (higroscopic);
• foarte solubil în apă.
♨ATENŢIE! Dizolvarea H2SO4 în apă este puternic exotermă. Pentru a evita eventualele accidente, la diluarea unei soluţii concentrate de acid sulfuric se toarnă soluţia de acid în apă și nu invers.
♦ Proprietăți chimice
1. Acțiunea asupra indicatorilor.
În prezența acidului sulfuric culorile celor mai utilizaţi indicatori sunt:
|
Indicator
|
Culoare
|
|
turnesol
|
roşu
|
|
metiloranj
|
roşu
|
|
fenolftaleină
|
incolor
|
2. Reacția cu metalele
| 3 H2SO4 + 2 Al → 2 Al2(SO4)3 + 3 H2↑ | Soluția de acid poate fi diluată sau concentrată |
| H2SO4 + Zn → ZnSO4+ H2↑ | Soluție diluată de acid |
| 2 H2SO4 + Zn → ZnSO4+ SO2↑ + 2 H2O | Soluție concentrată de acid |
| H2SO4 + Fe → FeSO4+ H2↑ | Soluție diluată de acid |
| H2SO4 + Fe → pasivare | Soluție concentrată de acid |
| H2SO4 + Cu → nu reacționează | Soluție diluată de acid |
| 2 H2SO4 + Cu → CuSO4+ SO2↑ + 2 H2O | Soluție concentrată de acid |
| 2 H2SO4 + 2 Ag → Ag2SO4+ SO2↑ + 2 H2O | Soluție concentrată de acid |
Reacția acidului sulfuric cu metalelor situate imediat după hidrogen în seria reactivității (Cu, BI, Sb, Hg, Ag) decurge practic în două etape: reacția metalului cu acidul cu formare de oxid și apă, urmată de transformarea oxizilor în săruri:
| H2SO4 + Cu → CuO + SO2↑ + H2O | (obținerea oxidului) | |
| H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O | (obținerea sării) | |
| 2 H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2↑ + 2 H2O | (reacția globală) |
| H2SO4 + 2 Ag → Ag2O + SO2↑ + H2O | (obținerea oxidului) | |
| H2SO4 + Ag2O → Ag2SO4 + H2O | (obținerea sării) | |
| 2 H2SO4 + 2 Ag → Ag2SO4+ SO2↑ + 2 H2O | (reacția globală) |
3. Reacția cu bazele (reacția de neutralizare)
| H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4+ 2 H2O | |
| H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4+ 2 H2O |
4. Reacția cu oxizii bazici
| H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O | |
| 3 H2SO4 + Al2O3 → Al2(SO4)3 + 3 H2O |
5. Reacția cu sărurile. Acidul sulfuric scoate din săruri acizii mai slabi, precum și acidul clorhidric, care este volatil
| H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2CO3 (H2O + CO2↑) | carbonați |
| H2SO4 + 2 KNO3 → K2SO4 + 2 HNO3 | azotați |
| 3 H2SO4 + Ca3(PO4)2 → 3 CaSO4 + 2 H3PO4 | fosfați |
| H2SO4 + FeS → FeSO4 + H2S↑ | sulfuri |
| H2SO4 + 2 NaCl → H2CO3 + 2 HCl ↑ | cloruri |
5. Reacția de recunoaștere. Ionul sulfat (SO42-) poate fi identificat prin precipitare sub formă de BaSO4:
| H2SO4 + BaCl2 → 2 HCl + BaSO4↓ | precipitat alb lăptos |
6. Reacția cu nemetalele.
| 2 H2SO4 + C → H2O + CO2↑+ 2 SO2↑ | reacția cu carbonul |
| 2 H2SO4 + S → H2O + 3 SO2↑ | reacția cu sulful |
7. Deshidratarea substanțelor organice. Datorită caracterului higroscopic, acidul sulfuric este catalizator la deshidratarea zaharozei:
| C12H22O11 → 12 C + 11 H2O |
♦ Utilizări
• în agricultură (îngrășăminte cu P și N);
• în laborator (obținerea hidrogenului, HCl, HNO3, agent deshidratant etc.);
• în tehnică (acumulatoare cu Pb);
• în industrie (obținerea de mase plastice, explozivi, coloranți, hârtrie, rafinarea petrolului și a uleiurilor etc.).
