Ácido Sulfúrico – Estructura, Propiedades, Usos

El electrón final en un elemento del bloque p ingresa a uno de los tres orbitales p de sus respectivas capas. Hay seis grupos de elementos del bloque p, ya que una subcapa p tiene tres orbitales p degenerados, cada uno de los cuales puede acomodar dos electrones. Debido a que tienen tendencia a perder un electrón, los elementos del bloque P son lustrosos y, por lo general, fuertes conductores de electricidad y calor.

Ácido sulfurico

Los ácidos minerales incluyen ácido sulfúrico. Un átomo de azufre, cuatro átomos de oxígeno y dos átomos de hidrógeno forman la fórmula molecular. El ácido sulfúrico tiene la fórmula química H ₂ SO ₄ .

Estructura del ácido sulfúrico

Dos átomos de hidrógeno están íntimamente conectados a dos átomos de oxígeno en el ácido sulfúrico, generando dos grupos OH. La molécula tiene una estructura tetraédrica y es covalente.

Peso molecular de ácido sulfúrico

El ácido sulfúrico tiene la fórmula química H ₂ SO ₄ . Una molécula de ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ) comprende 2 moles de hidrógeno, 1 mol de azufre y 4 moles de átomos de oxígeno, según esta fórmula. Como resultado, la masa molecular de H ₂ SO ₄ será igual a la suma de las masas de dos moles de hidrógeno, una mol de azufre y cuatro moles de oxígeno. Debido a que el hidrógeno tiene una masa atómica de 1u, el azufre tiene una masa atómica de 32u y el oxígeno tiene una masa atómica de 16u, la masa molecular del ácido sulfúrico se puede calcular de la siguiente manera:

La masa molecular de H ₂ SO ₄ = Masa de 2 moles de átomos de hidrógeno + Masa de 1 mol de azufre + Masa de 4 moles de átomos de oxígeno

                                                  = 2×1+32+4×16

                                                  = 2+32+64

                                                  = 98u

Así, la masa molecular del ácido sulfúrico es 98u y el peso molecular del ácido sulfúrico es 98g/mol.

Peso equivalente de ácido sulfúrico

La masa de un elemento/compuesto/ion que combina o desplaza 1 parte de hidrógeno, 8 partes de oxígeno o 35,5 partes de cloro por masa se conoce como peso equivalente. El peso equivalente de cualquier compuesto, en particular ácidos y bases, varía según el proceso en el que se utilice. El peso equivalente de cualquier compuesto, especialmente ácidos y bases, depende de la reacción en la que se utilice.

Peso equivalente = Peso molecular / Número de iones H ^{+ reemplazables.}

• El peso molecular del ácido sulfúrico es de 98 g.
• El ácido sulfúrico tiene dos iones H ^{+ reemplazables.}
• Aplicando los valores de la ecuación anterior
• Peso equivalente =982=49g.
• El peso equivalente de ácido sulfúrico es de 49 g.

Fabricación de ácido sulfúrico

El Proceso de Contacto comprende tres fases en la producción de ácido sulfúrico:

1. El dirust de azufre se produce al quemar minerales de azufre o sulfuro en el aire.
2. La interacción del dirust de azufre con el oxígeno en presencia de un catalizador lo convierte en trirust de azufre (SO ₃ ) (V ₂ O ₅ ).
3. Absorción de SO ₃ en H ₂ SO ₄ para producir Oleum.

El polvo y otros contaminantes, como los compuestos de arsénico, se eliminan del SO ₂ generado. La oxidación catalítica de SO ₂ con O ₂ para producir SO ₂ en presencia de V ₂ O ₅ es un paso crucial en la producción de H ₂ SO ₄ (catalizador).

2SO ₂ (g)+O ₂ (g)→2SO ₃ (g)

La reacción directa es exotérmica, reversible y da como resultado una reducción de volumen. Como resultado, la baja temperatura y la alta presión son ideales para maximizar el rendimiento. Sin embargo, la temperatura no debe ser demasiado baja; de lo contrario, la reacción tardaría demasiado en completarse.

La planta funciona a una presión de 2 bar ya una temperatura de 720 K. El oleum se produce cuando el gas SO ₃ del convertidor catalítico se absorbe en H ₂ SO ₄ concentrado . La concentración adecuada de H ₂ SO ₄ se obtiene diluyendo Oleum con agua. Como resultado, se llevan a cabo dos fases en la industria al mismo tiempo para hacer que el proceso sea más eficiente y rentable.

SO ₃ +H ₂ SO ₄ →H ₂ S ₂ O ₇ (Oleum)

El ácido sulfúrico obtenido por el proceso de contacto tiene una pureza del 96 al 98 %.

Propiedades físicas del ácido sulfúrico

• A 288 K, el ácido sulfúrico puro es un líquido aceitoso, viscoso e incoloro con una gravedad específica de 1,84.
• En todas las concentraciones, es soluble en agua.
• Crea una combinación que está en constante ebullición. La combinación contiene 97,3% de ácido y hierve a 611 Kelvin. Como resultado, la ebullición no puede concentrar ácido sulfúrico acuoso más allá del 97,3 %.
• En aire húmedo, produce muchos humos.
• Cuando entra en contacto con la piel produce graves quemaduras.

Propiedades químicas del ácido sulfúrico

• Disociación : cuando se cocina ácido sulfúrico puro sin agua, se forman trirust de azufre y agua.

H2SO4 → SO3 + _{H2O _ _ _} _

• Carácter ácido del ácido sulfúrico : es un ácido dibásico común que se vuelve carmesí azul tornasol cuando se expone a él. Se divide en dos grupos de sales.

NaOH ₊ H2SO4 → NaHSO4 + _{H2O _ _}

2NaOH + H2SO4 → _{Na2SO4 +} 2H2O _{_} _ _{_ _}

• Acción sulfonante del ácido sulfúrico: el ácido sulfúrico concentrado se combina con una variedad de moléculas orgánicas, como benceno, tolueno y otras, para formar ácidos sulfónicos, por ejemplo.

C ₆ H ₆ +H ₂ SO ₄ →C ₆ H ₅ SO ₃ H+H ₂ O

• Reacciones de precipitación con ácido sulfúrico: crea sulfatos insolubles que precipitan cuando se manipulan con soluciones acuosas de bario, plomo y otras sales, por ejemplo.

H2SO4 ₊ BaCl2 → _BaSO4 ↓ _{+ 2HCl} _

• Reacción con trirust de azufre : el oleum, comúnmente conocido como ácido sulfúrico fumante, se forma cuando se disuelve el trirust de azufre.

H ₂ SO ₄ +SO ₃ →H ₂ S ₂ O ₇

Usos del ácido sulfúrico

1. Los fertilizantes como el sulfato de amonio, el superfosfato de cal y otros se fabrican de esta manera.
2. En la producción de colorantes, explosivos y productos farmacéuticos.
3. El H ₂ SO ₄  se utiliza en la producción de ácidos como HCl y HNO ₃ .
4. En la producción de pigmentos, pinturas y polímeros, por ejemplo.
5. En las industrias papelera y textil, por ejemplo.
6. La nitrocelulosa se utiliza en la producción de bienes.
7. Aplicaciones en metalurgia (Ejemplo: Limpieza de metales antes de esmaltar, galvanizar y galvanizar).
8. En el negocio del cuero.
9. En compartimentos de almacenamiento.
10. En el sector del petróleo y el gas.
11. En el negocio de los detergentes.
12. Funciona como deshidratador.
13. Como reactivo en el laboratorio.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuáles son los usos del ácido sulfúrico?

Responder:

Los fertilizantes, colorantes, explosivos y productos farmacéuticos se fabrican con ácido sulfúrico. También se utiliza para producir ácidos como HCl y HNO3. Se utiliza con frecuencia en la industria metalúrgica (Ejemplo: limpieza de metales antes de esmaltar, galvanizar y galvanizar).

Pregunta 2: ¿Por qué se llama al ácido sulfúrico el rey de los productos químicos?

Responder:

El ácido sulfúrico, a veces conocido como el «rey de los productos químicos», es una de las sustancias más importantes. También se conoce como aceite de vitriolo, ya que solía estar hecho de vitriolo verde en el pasado. Es muy corrosivo y más reactivo que otros ácidos. Como resultado, tiene una amplia gama de usos, incluido el uso en laboratorios, baterías, detergentes y la fabricación de numerosos medicamentos.

Pregunta 3: ¿Qué pasará cuando el ácido sulfúrico reaccione con soluciones acuosas de sales de bario?

Responder:

Genera sulfatos insolubles que precipitan cuando se manipula con soluciones acuosas de sales de bario.

H2SO4 ₊ BaCl2 → _BaSO4 ↓ _{+ 2HCl} _

Pregunta 4: ¿Qué sucederá cuando el ácido sulfúrico reaccione con el trirust de azufre?

Responder:

El ácido sulfúrico disuelve el trirust de azufre para generar oleum, a menudo conocido como ácido sulfúrico fumante.

H ₂ SO ₄ +SO ₃ →H ₂ S ₂ O ₇

Pregunta 5: ¿Cuál es la estructura del ácido sulfúrico?

Responder:

En el ácido sulfúrico, dos átomos de hidrógeno están firmemente unidos a dos átomos de oxígeno, lo que da como resultado dos grupos OH. La molécula es covalente y tiene una estructura tetraédrica.