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El ácido sulfúrico es un compuesto químico altamente reactivo y corrosivo; además, permite la síntesis de otros compuestos. Propiedades Físicas: Líquido viscoso, incoloro o levemente amarillo. Olor penetrante y cáustico. Densidad: 1.84 g/mL Punto de fusión: 10°C Punto de ebullición: 227°C Solubilidad: agua* (produce reacción exotérmica violenta). Corrosivo Alta conductividad eléctrica. pH: 1.2 Químicas: Polar Ácido diprótico Higroscópico Agente oxidante Puede disolver metales poco reactivos. Riesgos Salud Medio ambiente Corrosividad Aplicaciones Industria de fertilizantes. Procesado de metales. Blanqueamiento de azúcar, papel, madera. Ácido de baterías. Laboratorios. Industria farmacéutica. Depuración de derivados del petróleo. Fabricación de sulfato de aluminio para la potabilización del agua. Procesos de fabricación 4 procesos 1. Proceso del vitriolo: Más antiguo (siglo VIII), costoso, materias primas -> alumbre y calcantita. o Altas temperaturas: 𝐹𝑒𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 → 𝐹𝑒𝑆𝑂4(𝑎𝑛ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜) + 7𝐻2𝑂(𝑔) o Oxidación: 6𝐹𝑒𝑆𝑂4 + 𝑂2 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 → 2𝐹𝑒2(𝑆𝑂4)3 + 2𝐹𝑒𝑂 o Descomposición: 𝐹𝑒2(𝑆𝑂4)3 → 𝐹𝑒2𝑂3 + 3𝑆𝑂3 o Formación: 𝑆𝑂3 + 𝐻2𝑂(𝑙) → 𝐻2𝑆𝑂4 2. Método de las cámaras de plomo: utiliza una catálisis homogénea (𝑁𝑂2), las cámaras son de ladrillo (recubiertas por plomo) o Introducción de la corriente de 𝑆𝑂2 o Reacciones: 𝑆𝑂2 + 𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂3 (1) 𝐻2𝑆𝑂3 + 𝑁𝑂2 → 𝐻2𝑆𝑂4 ∙ 𝑁𝑂 (2) 𝐻2𝑆𝑂4 ∙ 𝑁𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂4 + 𝑁𝑂 (3) 𝑁𝑂 + 1/2 𝑂2 → 𝑁𝑂2 (4) Balance global: 𝑆𝑂2 + 1/2 𝑂2 + 𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂4 3. Método de contacto: 1831, se obtiene un ácido sulfúrico de pureza entre el 96 y 97%. o Producción de 𝑆𝑂2 𝑆(𝑠) + 𝑂2(𝑔) → 𝑆𝑂2(𝑔) ∆𝐻 = −298 𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙 *solo es válida si la materia prima es azufre sólido puro.* También se puede llevar a cabo de la siguiente forma: 4𝐹𝑒𝑆2(𝑠) + 11𝑂2(𝑔) → 2𝐹𝑒2𝑂3(𝑠) + 8𝑆𝑂2(𝑔) o Producción de 𝑆𝑂3 a partir de 𝑆𝑂2. 2𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ↔ 2𝑆𝑂3(𝑔) ∆𝐻 = −196 𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙 Presencia de un catalizador sólido, temperaturas entre 400 y 450°C a una presión entre 1 o 2 atm. o Conversión del 𝑆𝑂3 en 𝐻2𝑆𝑂4 no se puede llevar acabo la reacción entre trióxido de azufre y agua debido a que es una reacción incontrolable, crea niebla y afecta negativamente el proceso. En su lugar, la reacción que se lleva a cabo es la siguiente: Reacción, producción de Óleum (o ácido sulfúrico fumante): 𝐻2𝑆𝑂4(𝑙) + 𝑆𝑂3(𝑔) → 𝐻2𝑆𝑂4 ∙ 𝑆𝑂3(𝑙) Reacción, producción de ácido sulfúrico: 𝐻2𝑆𝑂4 ∙ 𝑆𝑂3(𝑙) + 𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝐻2𝑆𝑂4(𝑙) *Condiciones de reacción* Temperatura: - Si se disminuye, favorece el equilibrio hacia la formación de 𝑆𝑂3. - En el reactor: 400 a 450°C Presión: - Si se aumenta favorece reacción incrementa costos. - En el reactor: 1 o 2 atm o Uso del catalizador no afecta la posición de equilibrio, permite una reacción rápida y con buen rendimiento, etapa de reacción esencial oxidación del dióxido de azufre. Como catalizadores comunes está el platino y el pentóxido de vandio. o Pentóxido de vanadio proceso se lleva a cabo en 2 etapas 1) oxidación del 𝑆𝑂2 𝑒𝑛 𝑆𝑂3: 2𝑆𝑂2 + 4𝑉 5+ + 2𝑂2 → 2𝑆𝑂3 + 4𝑉 4+ / 2) la regeneración del catalizador: $𝑉4+ + 𝑂2 → 4𝑉 5+ + 2𝑂2− 4. Método de doble contacto o Es una evolución del proceso de contacto o Es más amigable con el medio ambiente o La primera conversión es del 80 al 93% o La conversión final es del 99.6% Plantas de ácido sulfúrico en Venezuela. La producción se rige bajo la norma COVENIN 98-86 Materias primas: o Azufre se obtiene como subproducto del procesamiento del petróleo o del gas natural. Reacciones: 𝐻2𝑆 + 1 2⁄ 𝑂2 → 𝑆 + 𝐻2𝑂(950 − 1200°𝐶) 𝐻2𝑆 + 3 2⁄ 𝑂2 → 𝑆𝑂2 + 𝐻2𝑂(950 − 1200°𝐶) 2𝐻2𝑆 + 𝑆𝑂2 → 3𝑆 + 2𝐻2𝑂(170 − 370°𝐶) o Pririta o Oxígeno Preguntas - ¿Qué daños a la salud se pueden generar si no se cuenta con el EPP adecuado? Quemaduras, dificultades para respirar, edema pulmonar, lesiones de tejidos e incluso la muerte. - ¿Cuál es el proceso de fabricación de ácido sulfúrico más antiguo? Proceso del vitriolo. - ¿Por qué en el método de contacto en la tercera etapa no se puede llevar a cabo la reacción entre el trióxido de azufre y agua? Porque la reacción se incontrolable, crea niebla y afecta negativamente al proceso. - ¿De qué otra forma se le conoce al óleum? Ácido sulfúrico fumante por su tendencia a emitir vapores. - ¿Cuáles son los métodos de fabricación más usados? Método de contacto y doble contacto.
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