Química - Inorgánica

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Apunte de Inorgánica: Obtención de azufre. Propiedades. Fabricación. Cámaras de plomo. Método de contacto. Usos.

ACIDO SULFURICO

Obtención de azufre

Se puede obtener en estado natural de minas subterráneas, fundiéndolo con agua caliente a presión y extrayéndolo con bombas.

También se puede recuperar del H₂S que acompaña al petróleo y al gas natural.

Propiedades

El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, es decir, en disolución acuosa se disocia fácilmente en iones hidrógeno (H⁺) e iones sulfato (SO₄⁼). Cada molécula produce dos iones H⁺, o sea que el ácido sulfúrico es bibásico. Sus disoluciones diluidas muestran todas las características de los ácidos: tienen sabor amargo, conducen la electricidad, neutralizan los álcalis y corroen los metales activos desprendiéndose gas hidrógeno. A partir del ácido sulfúrico se pueden preparar sales que contienen el grupo sulfato SO₄⁼, y sales ácidas que contienen el grupo bisulfato, HSO₄^-.

El ácido sulfúrico concentrado, llamado antiguamente aceite de vitriolo, es un importante agente desecante. Actúa tan vigorosamente en este aspecto que extrae el agua, y por lo tanto carboniza, la madera, el algodón, el azúcar y el papel. Debido a estas propiedades desecantes,se usa para fabricar éter, nitroglicerina y tintes. Cuando se calienta, el ácido sulfúrico concentrado se comporta como un agente oxidante capaz, por ejemplo, de disolver metales tan poco reactivos como el cobre, el mercurio y el plomo, produciendo el sulfato del metal, dióxido de azufre y agua.

Fabricación

Actualmente se utilizan dos procesos para obtener ácido sulfúrico. En las etapas iniciales ambos requieren el uso de dióxido de azufre.

1) Tostación: se queman piritas de hierro (FeS₂), o azufre, en aire.

S + O₂ ÞSO₂

2) Cámaras de polvo: se filtran los gases reteniendo el polvillo.

En el primer proceso, denominado método de las cámaras de plomo.

3) Torres de Glover: La reacción se lleva a cabo en grandes torres de ladrillos recubiertas de plomo. En estas torres, reaccionan dióxido de azufre gaseoso, aire, vapor de agua y óxidos de nitrógeno, produciendo ácido sulfúrico en forma de gotas finas que caen al suelo de la cámara.

SO₂ + NO₂ ÞNO + SO₃

SO₃ + H₂O ÞH₂SO₄ (ácido de Glover - 75 a 80 %)

4) Cámaras de plomo: De las Torres de Glover siguen los gases impuros más ácido sulfuroso, que es tratado con una lluvia de ácido nitroso.

NO + NO₂ + H₂O Þ2.HNO₂

HNO₂ + H₂SO₃ ÞH₂SO₄ (ácido de cámara - 60 a 65 %)

5) Torres de Gay Lussac: Casi todos los óxidos de nitrógeno se recuperan del gas que sale y se vuelven a introducir en la cámara para ser utilizados de nuevo.

2.NO + O₂ Þ2.NO₂

Actualmente, casi un 20% del ácido sulfúrico se produce por el método de las cámaras de plomo, pero este porcentaje está disminuyendo.

El segundo método de obtención, el método de contacto, se basa en la oxidación del dióxido de azufre a trióxido de azufre (SO₃), bajo la influencia de un catalizador. El platino finamente dividido, que es el catalizador más eficaz, tiene dos desventajas: es muy caro y además, ciertas impurezas existentes en el dióxido de azufre ordinario lo envenenan y reducen su actividad. Muchos productores de ácido sulfúrico utilizan dos catalizadores: primero, uno más resistente aunque menos efectivo, como el óxido de hierro o el óxido de vanadio (V₂O₅), que inician la reacción, y a continuación, una cantidad menor de platino para terminar el proceso. A 400 °C, la conversión de dióxido a trióxido de azufre es casi completa.

2.SO₂ + O₂ Þ2.SO₃

El trióxido se disuelve en ácido sulfúrico concentrado, y al mismo tiempo un flujo de agua mantiene la concentración al nivel seleccionado, normalmente un 95%.

SO₃ + H₂O ÞH₂SO₄

Reduciendo el flujo de agua, puede obtenerse un producto con más SO₃ del que contiene la fórmula H₂SO₄. Este producto, llamado ácido sulfúrico fumante, es necesario para algunas reacciones de química orgánica.

Usos

Los usos del ácido sulfúrico son tan variados que el volumen de su producción proporciona un índice aproximado de la actividad general industrial.

El ácido sulfúrico se utiliza principalmente para hacer fertilizantes, tanto superfosfato como sulfato de amonio. También se usa para fabricar productos orgánicos,pinturas y pigmentos, y rayón, así como para refinar petróleo y procesar metales. Uno de los pocos productos de consumo que contienen ácido sulfúrico como tal, es la batería de plomo, que se utiliza en los automóviles.