Acidul sulfuric

Obtinere

Fabricarea acidului sulfuric comporta trei etape aobtinerea dioxidului de sulf sau mai correct a unui gaz continand dioxid de sulf b oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf c combinarea trioxidului de sulf cu apa

aDioxidul de sulf se obtine in cele mai multe fabrici prin arderea piritei in aer Gazul de ardere este un amestec de 7mdash10 S02 cu mult azot si putin oxigen nereactionat Daca pirita contine sulfura de arsen cum se intampla de obicei se formeaza si trioxid de arsen As4O6 care este volatil la temperatura ridicata dar se depune la racirea gazului de ardere in camere de desprafuire Pentru a servi la fabricarea acidului sulfuric gazele trebuie bine purificate caci trioxidui de arsen inactiveaza (bdquootraveste) catalizatorul folosit in etapa urmatoare

b Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid Cel mai bun procedeu si unicul folosit in prezent este oxidarea catalitica cu aer asa-numitul procedeu prin contact

Reactia fiind exoterma echilibrul este (conform principiului lui Le Chatelier ) cu atat mai deplasat spre dreapta cu cat temperatura este mai joasa Dioxidul de sulf nu arde nici chiar in oxigen pur La temperatura flacarii de sulf care trece de 1000deg echilibrul este practic complet deplasat spre stanga si nu se formeaza decat urme de SO3 La temperatura joasa favorabila reactiei viteza de reactie este insa mica De aceea este necesar un catalizator

Primul catalizator utilizat a fost platina fin divizata depusa pe un suport de azbest sau

de masa ceramica Cu acest catalizator se realizeaza la 425deg o transformare de 98 Mai ieftin este catalizatorul de pentoxid de vanadiu V2O5 pe un suport inert Acesta necesita o temperatura mai ridicata (500deg) si in consecinta continutul in S03 la echilibru este mai mic

c Trioxidul de sulf este continut in concentratie mica in gazul obtinut prin procedeul de contact De aceea el nu poate fi absorbit direct in apa spre a da acid sulfuric Din cauza caldurii mari de reactie si a excesului de gaze inerte (N2 si 02) se formeaza un aerosol foarte greu de condensat compus din picaturi foarte mici de acid sulfuric De aceea gazele provenite din reactorul de cataliza se spala cu acid sulfuric concentrat in care SO3 se dizolva dand o solutie numita acid sulfuric fumans sau oleum Acesta poate fi apoi diluat cu cantitatea necesara de apa spre a da acid sulfuric de concentratia dorita

Acidul sulfuric Proprieti fizice 1 Acidul sulfuric pur este un lichid vascos incolor si inodor Punctul de topire al acidului sulfuric 100 (asa-numitul bdquomonohidrat) este 1036deg

2 Punctele de topire ale amestecurilor de acid sulfuric cu apa In curba punctelor de topire ale amestecurilor de acid sulfuric cu apa intre 0mdash100 procente de masa acid sulfuric in apa se

observa patru eutectice (primul la mdash75deg si cca 35 H2S04) si patru maxime (in afara maximului reprezentat pentru pt al ghetiifig 244)Dintre cele patru maxime unul corespunde acidului sulfuric pur iar celelalte trei unor hidrati cu compozitie molara definita

H2SO4 H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO44H2O

pt +1036o +8o cca -38o -27o

Fig 244 Curba punctelor de topire ale amestecurilor de acid sulfuric si apa In partea dreapa a figurii o portiune din diagrama punctelor de topire ale amestecurilor de acid sulfuric si trioxid de sulf (oleum)

Acesti hidrati sunt compusi stabili numai in stare solida Nu sunt indicii ca a exista compusi cu asemenea compozitii in faza lichida

3 Puncte de fierbere Amestecul azeotropic Daca se incalzeste acid sulfuric concentrat (de ex de 80) distila apa si concentratia acidului rezidual creste pana la punctul de fierbere 338deg (la 760 torr) Acest punct de fierbere corespunde unui amestec azeotropic cu maxim de concentratie 982 H2S04 Daca se incalzeste in mod similar acid sulfuric de 100 (obtinut din acid mai diluat si oleum) distila intai S03 pana se ating concentratia si punctul de fierbere ale azeotropului

Vaporii azeotropului peste punctul de fierbere sunt in mare parte disociati in S03 si H20 la 450deg disocierea este completa dupa cum se constata din determinarea densitatii vaporilor La racire si condensare produsii de disociere se recombina dand H2SO4 de 982

4Densitatea amestestecurilor cu apaDensitatea solutiilor apoase de acid sulfuric creste cu concentratia astfel

Conc 10 20 30 40 50 60 70 80 90 982 100

de la 20o 107 114 122 130 140 150 162 173 182 1841 1836

Din densitatea masurata cu un areometru se poate determina destul de exact concentratia pana la cca 90 (folosind pentru aceasta tabele mai exacte si complete decat cele cateva date de mai sus) Din cifrele de mai sus se vede ca densitatea maxima o are amestecul azeotropic Acidul de 100 are acceasi densitate cu cel de 94

5 Caldura de diluare Afinitatea pentru apa La diluarea acidului sulfuric cu apa se degaja multa caldura Caldura degajata nu corespunde formarii unor combinatii cu compozitie definita (de ex H2SO4 H2O H2SO4 2 H2O etc) ci create continuu pana la dilutii mari Caldura degajata se datoreste celor doua reactii de ionizare succesive ale acidului in apa si hidratarii ionilor formati

Tendinta de a absorbi apa este atat de mare incat acidul sulfuric este unul din cei mai eficienti agenti de uscare pentru gaze Presiunea de vapori (de apa) la 16deg a acidului sulfuric concentrat (de 982) este de 21 10-3 torr (ceea ce corespunde unui continut de 20-10-3 mg H2O la 1 litru aer)

Din cauza afinitatii mari pentru apa acidul sulfuric distruge (bdquocarbonizeaza) multe substante organice ca hartia celuloza etc si produce arsuri pe piele

Acidul sulfuric Proprietati chimice 1 Ionizarea in solutie apoasa Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizeaza in doua etape

Prima ionizare decurge ca la electrolitii tari ea este totala chiar la concentratii relativ mari (de ex in solutie 1 normala)

2Acidul sulfuric si metalele Metalele cu potentiale de oxidare mai pozitive decat hidrogenul reactioneaza cu acid sulfuric diluat formand sulfatii respectivi (dupa cele de mai sus concentratia de masa optima pentru aceasta reactie este de cca 30 H2S04)

Acidul sulfuric concentrat nu contine practic ioni de hidrogen si deci nu poate reactiona in modul acesta El reactioneaza totusi cu metale cu potentiale de oxidare negative cum sunt cuprul argintul si mercurul pe care le oxideaza el reducandu-se pana la dioxid de sulf

_____________________________________

In industrie se sufla aer in turnurile care contin cuprul si acidul sulfuric Oxigenul oxideaza ionul de sulfit la ionul de sulfat Se evita astfel degajarea de S02 care ar reprezenta o pierdere

Acidul sulfuric concentrat se conserva si se transporta in rezervoare de otel obisnuit pe care nu-1 ataca datorita unui fenomen de pasivitate Acidul sulfuric mai diluat decat 80 ataca ferul dar poate fi conservat in vase de plumb sau captusite cu o foaie de plumb Rezistenta plumbului fata de acidul sulfuric diluat se datoreste formarii unui strat protector subtire de sulfat de plumb PbSO4 insolubil in apa si acid sulfuric diluat dar solubil in acid concentrat

3 Acidul sulfuric si nemetalele Acidul sulfuric incalzit cu sulf este redus la dioxid de sulf in timp ce sulful este oxidat tot la dioxid de sulf

Carbonul (carbunele de lemn) reactioneaza la fel

Acidul sulfuric se comporta ca agent oxidant slab si fata de alti compusi de ex fata de ionii Br- si I-

4 Acidul sulfuric si compusii organici Acidul sulfuric este un reactiv mult utilizat in chimia organica pentru reactia de sulfonare nitrare aditii la alchene catalizator etc

UTILIZARI Acidul sulfuric are multe aplicații incluzacircnd multe reacții chimice și utilizări

industriale Este produsul chimic cel mai folosit icircn industrie fiind numit și bdquosacircngele industrieirdquo Direcțiile principale includ producția de icircngrășăminte procesarea minereurilor și a apelor reziduale sinteza produselor chimice și rafinarea petrolului Icircn combinație cu acidul azotic formează amestec sulfonitric care contine ionul nitroniu Acest amestec este folosit la nitrarea unor compuși Procesul de nitrare este utilizat pentru producția unui număr mare de explozivi incluzacircnd trinitrotoluenul nitroceluloza și nitroglicerina Acidul este folosit și icircn acumulatorii acid-plumb find uneori numit și bdquoacid de baterierdquo

observa patru eutectice (primul la mdash75deg si cca 35 H2S04) si patru maxime (in afara maximului reprezentat pentru pt al ghetiifig 244)Dintre cele patru maxime unul corespunde acidului sulfuric pur iar celelalte trei unor hidrati cu compozitie molara definita

H2SO4 H2SO4H2O H2SO42H2O H2SO44H2O

pt +1036o +8o cca -38o -27o

Fig 244 Curba punctelor de topire ale amestecurilor de acid sulfuric si apa In partea dreapa a figurii o portiune din diagrama punctelor de topire ale amestecurilor de acid sulfuric si trioxid de sulf (oleum)

Acesti hidrati sunt compusi stabili numai in stare solida Nu sunt indicii ca a exista compusi cu asemenea compozitii in faza lichida

3 Puncte de fierbere Amestecul azeotropic Daca se incalzeste acid sulfuric concentrat (de ex de 80) distila apa si concentratia acidului rezidual creste pana la punctul de fierbere 338deg (la 760 torr) Acest punct de fierbere corespunde unui amestec azeotropic cu maxim de concentratie 982 H2S04 Daca se incalzeste in mod similar acid sulfuric de 100 (obtinut din acid mai diluat si oleum) distila intai S03 pana se ating concentratia si punctul de fierbere ale azeotropului

Vaporii azeotropului peste punctul de fierbere sunt in mare parte disociati in S03 si H20 la 450deg disocierea este completa dupa cum se constata din determinarea densitatii vaporilor La racire si condensare produsii de disociere se recombina dand H2SO4 de 982

4Densitatea amestestecurilor cu apaDensitatea solutiilor apoase de acid sulfuric creste cu concentratia astfel

Conc 10 20 30 40 50 60 70 80 90 982 100

de la 20o 107 114 122 130 140 150 162 173 182 1841 1836

Din densitatea masurata cu un areometru se poate determina destul de exact concentratia pana la cca 90 (folosind pentru aceasta tabele mai exacte si complete decat cele cateva date de mai sus) Din cifrele de mai sus se vede ca densitatea maxima o are amestecul azeotropic Acidul de 100 are acceasi densitate cu cel de 94

5 Caldura de diluare Afinitatea pentru apa La diluarea acidului sulfuric cu apa se degaja multa caldura Caldura degajata nu corespunde formarii unor combinatii cu compozitie definita (de ex H2SO4 H2O H2SO4 2 H2O etc) ci create continuu pana la dilutii mari Caldura degajata se datoreste celor doua reactii de ionizare succesive ale acidului in apa si hidratarii ionilor formati

Tendinta de a absorbi apa este atat de mare incat acidul sulfuric este unul din cei mai eficienti agenti de uscare pentru gaze Presiunea de vapori (de apa) la 16deg a acidului sulfuric concentrat (de 982) este de 21 10-3 torr (ceea ce corespunde unui continut de 20-10-3 mg H2O la 1 litru aer)

Din cauza afinitatii mari pentru apa acidul sulfuric distruge (bdquocarbonizeaza) multe substante organice ca hartia celuloza etc si produce arsuri pe piele

Acidul sulfuric Proprietati chimice 1 Ionizarea in solutie apoasa Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizeaza in doua etape

Prima ionizare decurge ca la electrolitii tari ea este totala chiar la concentratii relativ mari (de ex in solutie 1 normala)

2Acidul sulfuric si metalele Metalele cu potentiale de oxidare mai pozitive decat hidrogenul reactioneaza cu acid sulfuric diluat formand sulfatii respectivi (dupa cele de mai sus concentratia de masa optima pentru aceasta reactie este de cca 30 H2S04)

Acidul sulfuric concentrat nu contine practic ioni de hidrogen si deci nu poate reactiona in modul acesta El reactioneaza totusi cu metale cu potentiale de oxidare negative cum sunt cuprul argintul si mercurul pe care le oxideaza el reducandu-se pana la dioxid de sulf

_____________________________________

In industrie se sufla aer in turnurile care contin cuprul si acidul sulfuric Oxigenul oxideaza ionul de sulfit la ionul de sulfat Se evita astfel degajarea de S02 care ar reprezenta o pierdere

Acidul sulfuric concentrat se conserva si se transporta in rezervoare de otel obisnuit pe care nu-1 ataca datorita unui fenomen de pasivitate Acidul sulfuric mai diluat decat 80 ataca ferul dar poate fi conservat in vase de plumb sau captusite cu o foaie de plumb Rezistenta plumbului fata de acidul sulfuric diluat se datoreste formarii unui strat protector subtire de sulfat de plumb PbSO4 insolubil in apa si acid sulfuric diluat dar solubil in acid concentrat

3 Acidul sulfuric si nemetalele Acidul sulfuric incalzit cu sulf este redus la dioxid de sulf in timp ce sulful este oxidat tot la dioxid de sulf

Carbonul (carbunele de lemn) reactioneaza la fel

Acidul sulfuric se comporta ca agent oxidant slab si fata de alti compusi de ex fata de ionii Br- si I-

4 Acidul sulfuric si compusii organici Acidul sulfuric este un reactiv mult utilizat in chimia organica pentru reactia de sulfonare nitrare aditii la alchene catalizator etc

UTILIZARI Acidul sulfuric are multe aplicații incluzacircnd multe reacții chimice și utilizări

industriale Este produsul chimic cel mai folosit icircn industrie fiind numit și bdquosacircngele industrieirdquo Direcțiile principale includ producția de icircngrășăminte procesarea minereurilor și a apelor reziduale sinteza produselor chimice și rafinarea petrolului Icircn combinație cu acidul azotic formează amestec sulfonitric care contine ionul nitroniu Acest amestec este folosit la nitrarea unor compuși Procesul de nitrare este utilizat pentru producția unui număr mare de explozivi incluzacircnd trinitrotoluenul nitroceluloza și nitroglicerina Acidul este folosit și icircn acumulatorii acid-plumb find uneori numit și bdquoacid de baterierdquo

4Densitatea amestestecurilor cu apaDensitatea solutiilor apoase de acid sulfuric creste cu concentratia astfel

Conc 10 20 30 40 50 60 70 80 90 982 100

de la 20o 107 114 122 130 140 150 162 173 182 1841 1836

Din densitatea masurata cu un areometru se poate determina destul de exact concentratia pana la cca 90 (folosind pentru aceasta tabele mai exacte si complete decat cele cateva date de mai sus) Din cifrele de mai sus se vede ca densitatea maxima o are amestecul azeotropic Acidul de 100 are acceasi densitate cu cel de 94

5 Caldura de diluare Afinitatea pentru apa La diluarea acidului sulfuric cu apa se degaja multa caldura Caldura degajata nu corespunde formarii unor combinatii cu compozitie definita (de ex H2SO4 H2O H2SO4 2 H2O etc) ci create continuu pana la dilutii mari Caldura degajata se datoreste celor doua reactii de ionizare succesive ale acidului in apa si hidratarii ionilor formati

Tendinta de a absorbi apa este atat de mare incat acidul sulfuric este unul din cei mai eficienti agenti de uscare pentru gaze Presiunea de vapori (de apa) la 16deg a acidului sulfuric concentrat (de 982) este de 21 10-3 torr (ceea ce corespunde unui continut de 20-10-3 mg H2O la 1 litru aer)

Din cauza afinitatii mari pentru apa acidul sulfuric distruge (bdquocarbonizeaza) multe substante organice ca hartia celuloza etc si produce arsuri pe piele

Acidul sulfuric Proprietati chimice 1 Ionizarea in solutie apoasa Acidul sulfuric este un acid diprotic care ionizeaza in doua etape

Prima ionizare decurge ca la electrolitii tari ea este totala chiar la concentratii relativ mari (de ex in solutie 1 normala)

2Acidul sulfuric si metalele Metalele cu potentiale de oxidare mai pozitive decat hidrogenul reactioneaza cu acid sulfuric diluat formand sulfatii respectivi (dupa cele de mai sus concentratia de masa optima pentru aceasta reactie este de cca 30 H2S04)

Acidul sulfuric concentrat nu contine practic ioni de hidrogen si deci nu poate reactiona in modul acesta El reactioneaza totusi cu metale cu potentiale de oxidare negative cum sunt cuprul argintul si mercurul pe care le oxideaza el reducandu-se pana la dioxid de sulf

_____________________________________

In industrie se sufla aer in turnurile care contin cuprul si acidul sulfuric Oxigenul oxideaza ionul de sulfit la ionul de sulfat Se evita astfel degajarea de S02 care ar reprezenta o pierdere

Acidul sulfuric concentrat se conserva si se transporta in rezervoare de otel obisnuit pe care nu-1 ataca datorita unui fenomen de pasivitate Acidul sulfuric mai diluat decat 80 ataca ferul dar poate fi conservat in vase de plumb sau captusite cu o foaie de plumb Rezistenta plumbului fata de acidul sulfuric diluat se datoreste formarii unui strat protector subtire de sulfat de plumb PbSO4 insolubil in apa si acid sulfuric diluat dar solubil in acid concentrat

3 Acidul sulfuric si nemetalele Acidul sulfuric incalzit cu sulf este redus la dioxid de sulf in timp ce sulful este oxidat tot la dioxid de sulf

Carbonul (carbunele de lemn) reactioneaza la fel

Acidul sulfuric se comporta ca agent oxidant slab si fata de alti compusi de ex fata de ionii Br- si I-

4 Acidul sulfuric si compusii organici Acidul sulfuric este un reactiv mult utilizat in chimia organica pentru reactia de sulfonare nitrare aditii la alchene catalizator etc

UTILIZARI Acidul sulfuric are multe aplicații incluzacircnd multe reacții chimice și utilizări

industriale Este produsul chimic cel mai folosit icircn industrie fiind numit și bdquosacircngele industrieirdquo Direcțiile principale includ producția de icircngrășăminte procesarea minereurilor și a apelor reziduale sinteza produselor chimice și rafinarea petrolului Icircn combinație cu acidul azotic formează amestec sulfonitric care contine ionul nitroniu Acest amestec este folosit la nitrarea unor compuși Procesul de nitrare este utilizat pentru producția unui număr mare de explozivi incluzacircnd trinitrotoluenul nitroceluloza și nitroglicerina Acidul este folosit și icircn acumulatorii acid-plumb find uneori numit și bdquoacid de baterierdquo

_____________________________________

In industrie se sufla aer in turnurile care contin cuprul si acidul sulfuric Oxigenul oxideaza ionul de sulfit la ionul de sulfat Se evita astfel degajarea de S02 care ar reprezenta o pierdere

Acidul sulfuric concentrat se conserva si se transporta in rezervoare de otel obisnuit pe care nu-1 ataca datorita unui fenomen de pasivitate Acidul sulfuric mai diluat decat 80 ataca ferul dar poate fi conservat in vase de plumb sau captusite cu o foaie de plumb Rezistenta plumbului fata de acidul sulfuric diluat se datoreste formarii unui strat protector subtire de sulfat de plumb PbSO4 insolubil in apa si acid sulfuric diluat dar solubil in acid concentrat

3 Acidul sulfuric si nemetalele Acidul sulfuric incalzit cu sulf este redus la dioxid de sulf in timp ce sulful este oxidat tot la dioxid de sulf

Carbonul (carbunele de lemn) reactioneaza la fel

Acidul sulfuric se comporta ca agent oxidant slab si fata de alti compusi de ex fata de ionii Br- si I-

4 Acidul sulfuric si compusii organici Acidul sulfuric este un reactiv mult utilizat in chimia organica pentru reactia de sulfonare nitrare aditii la alchene catalizator etc

UTILIZARI Acidul sulfuric are multe aplicații incluzacircnd multe reacții chimice și utilizări

industriale Este produsul chimic cel mai folosit icircn industrie fiind numit și bdquosacircngele industrieirdquo Direcțiile principale includ producția de icircngrășăminte procesarea minereurilor și a apelor reziduale sinteza produselor chimice și rafinarea petrolului Icircn combinație cu acidul azotic formează amestec sulfonitric care contine ionul nitroniu Acest amestec este folosit la nitrarea unor compuși Procesul de nitrare este utilizat pentru producția unui număr mare de explozivi incluzacircnd trinitrotoluenul nitroceluloza și nitroglicerina Acidul este folosit și icircn acumulatorii acid-plumb find uneori numit și bdquoacid de baterierdquo