Ácido sulfúrico

O ácido sulfúrico, H₂SO₄, é um ácido mineral forte. É solúvel na água em qualquer concentração. O antigo nome do ácido sulfúrico era Zayt al-Zaj, ou óleo de vitríolo, cunhado pelo alquimista medieval iraniano Jabir ibn Hayyan (Geber), que também é o provável descobridor da substância. O ácido sulfúrico tem várias aplicações industriais e é produzido em quantidade maior do que qualquer outra substância (só perde em quantidade para a água). A produção mundial em 2001 foi de 165 milhões de toneladas, com um valor aproximado de 8 milhares de milhões (8 bilhões) de dólares. O principal uso engloba a fabricação de fertilizantes, o processamento de minérios, a síntese química, o processamento de efluentes líquidos e o refino de petróleo. Uma característica peculiar ao ácido sulfúrico é quanto ao seu comportamento relacionado à concentração. Quando diluído (abaixo de concentrações molares de 90%), a solução assume carácter de ácido forte e não apresenta poder desidratante. Por outro lado, quando é concentrado (acima de 90%), deixa de ter carácter ácido e acentua-se o seu poder desidratante.

Propriedades físicas

Embora possa ser feito ácido sulfúrico à concentração de 100%, tal solução perderia SO₃ por evaporação, de maneira que restaria no final ácido sulfúrico a 98,3%. A solução a 98% é mais estável para a armazenagem e por isso é a forma usual do ácido sulfúrico "concentrado". Outras concentrações do ácido sulfúrico são usadas para diferentes fins:

• 33,5% : baterias ácidas (usado em baterias de chumbo-ácido)
• 62,18%: ácido de câmara ou ácido fertilizante
• 77,67%: ácido de torre ou ácido de Glover
• 98% : concentrado

O ácido sulfúrico também existe em diferentes purezas. O H₂SO₄ técnico é impuro e frequentemente colorido, mas é apropriado para a fabricação de fertilizante. O ácido sulfúrico de grau farmacêutico é usado para produzir fármacos e pigmentos.

Quando concentrações altas de SO_{3 (g)} são adicionadas ao ácido sulfúrico, há formação de H₂S₂O₇. O concentrado resultante é chamado de ácido sulfúrico fumegante ou oleum ou, menos comum, ácido de Nordhausen. A concentração do oleum é expressa tanto em termos de %SO₃ (chamado de %oleum) quanto em termos de %H₂SO₄ (a quantia que seria formada se fosse adicionada água); concentrações comuns são 40% oleum (109% H₂SO₄) e 65% oleum (114,6% H₂SO₄). O H₂S₂O₇ puro é de fato um sólido com ponto de fusão de 36 °C.

Polaridade e condutividade

O H₂SO₄ é um líquido muito polar, com uma constante dieléctrica de cerca de 100. Isto é pelo facto de o ácido sulfúrico ser capaz de dissociar-se e protonar-se, num processo conhecido como autoprotólise, que acontece a um grau 10 bilhões de vezes maior que na água.Este fato permite que protões sejam altamente móveis em H₂SO₄ e faz do ácido um excelente solvente para muitas reacções químicas.

Propriedades químicas

A reacção de hidratação do ácido sulfúrico é altamente exotérmica. Se a água for vertida sobre o ácido sulfúrico concentrado, poderá ferver e espirrar de forma perigosa. Deve-se sempre adicionar o ácido sobre a água e não o contrário. Como a hidratação do ácido sulfúrico é termodinamicamente favorável (ΔH = -880 kJ/mol), este ácido é um excelente agente desidratante. É usado para preparar diversas frutas secas. A afinidade do ácido sulfúrico por água é tanta que o ácido tomará átomos de hidrogénio e oxigénio de outros compostos; por exemplo, a mistura de amido (C₆H₁₂O₆)_n e ácido sulfúrico forma carbono elementar e água, que é absorvida pelo ácido. Pode-se ver tal reacção acontecer quando uma gota de ácido sulfúrico atinge uma folha de papel: no lugar onde a gota caiu, o papel fica com uma aparência de queimado

Usos

O ácido sulfúrico é uma commodity muito importante. Na verdade, a produção de ácido sulfúrico de uma nação é um bom indicador da sua força industrial. O principal uso (60% do total mundial) do ácido sulfúrico é na produção de ácido fosfórico por via húmida que, por sua vez, é usado na produção de fertilizantes fosfatados e de trifosfato de sódio, usado em detergentes. A matéria-prima usada para a fabricação de ácido fosfórico na equação a seguir é a fluorapatita, embora a composição exacta possa variar. O mineral é tratado com ácido sulfúrico a 93% com a formação de sulfato de cálcio, fluoreto de hidrogénio (HF) e ácido fosfórico. Os fertilizantes sulfatados, com por exemplo sulfato de amónio, são feitos com o uso de ácido sulfúrico, embora em menores quantidades do que os fosfatados.Outro uso importante do ácido sulfúrico é na fabricação de sulfato de alumínio. Este sal reage com pequenas quantias de sabão em fibras de polpa de papel de forma a dar carboxilatos gelatinosos de alumínio, que ajudam na coagulação das fibras para formar o papel propriamente dito. O sal de alumínio também é usado para fazer hidróxido de alumínio, que é usado em plantas de tratamento de água para filtrar impurezas e melhorar o sabor da água. O ácido sulfúrico é ainda usado para diversos outros fim na indústria química. Por exemplo, é o catalisador ácido comum na conversão de ciclohexanona oxima em caprolactama, que é usada para fazer Nylon; é usado com sal para a fabricação de ácido clorídrico; no refino de petróleo, é um catalisador da reacção do isobutano com isobutileno, que dá iso-octano, um composto que aumenta a octanagem da gasolina; é usado para a fabricação de vários pigmentos.As baterias de chumbo-ácido presente em automóveis são recarregáveis e também contêm ácido sulfúrico como electrólito. A bateria deste tipo é composta de células com placas de chumbo-ácido. Cada célula produz 2 volts, e uma bateria com 6 células produz 12 volts. O ácido sulfúrico também é o principal ingrediente de alguns tipos de substâncias desentupidoras de pia especializadas em desbloquear entupimentos com papel, pedaços de tecido e outros materiais não facilmente dissolvidos por soluções cáusticas.

Autor: Carlos Gonçalves
Baseado em:pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:Sulfuric_acid_chemical_structure.png