EL ÁCIDO SULFÚRICO, UNA SUSTANCIA DE IMPACTO

EL ÁCIDO SULFÚRICO, UNA SUSTANCIA DE IMPACTO

“NUESTRO H2SO4”

Consulta Inicial sobre el Ácido Sulfúrico

1. ORIGEN Y USO (NATURAL Y SINTÉTICO)

1.1 El Origen del Ácido Sulfúrico

La manera como se obtuvo por primera vez el ácido sulfúrico se desconoce, pero por datos históricos se tiene noción de su existencia desde el siglo X.

Su preparación la describe Valentinus en el siglo quince; habla de su obtención quemando salitre con azufre. En 1.746, el Dr. Roebuck de Birmingham, Inglaterra; introduce las cámaras de plomo; su proceso consistía en colocar una mezcla de salitre y piritas metálicas en furgones de hierro, e introducirlas en las cámaras donde tomaba lugar la reacción. En 1774, se usó por primera vez vapor en las cámaras. A comienzos del siglo XIX, la operación continua vino a reemplazar el proceso discontinuo.

Otro notable progreso en el proceso, fue la invención de la torre de Gay-Lussac para la recuperación de los óxidos de nitrógeno en 1827. Sin embargo no fue aplicada hasta la invención de la torre de Glover en 1.838. Esta, proporcionó un medio de nitrogenar el ácido nitroso, proveniente de la torre de Gay-Lussac, sin diluirlo en mucha agua, complementando eficientemente el uso de la torre de Gay-Lussac. Desde éste tiempo, ambas torres han sido parte indispensable de todos los equipos para el proceso de las cámaras de plomo. Muchas mejoras algunas de naturaleza económica, se han desarrollado en años recientes para sostener la competencia, entre el método de cámaras de plomo, y el más reciente que es el contacto; pero, esto no ha remediado la decadencia de este método, excepto en casos donde se consume el ácido poco concentrado directamente, como en la manufactura del superfosfato.

El proceso de contacto, fue descubierto en 1831 por Phillips, un inglés, cuya patente incluía los principios esenciales del proceso moderno de contacto, a saber; el paso de una mezcla de dióxido de azufre sobre un catalizador, seguido por la absorción de trióxido de azufre en agua. Este invento no fue un suceso comercial durante más de cuarenta años, debido a la falta de demanda de ácidos fumantes, conocimiento inadecuado de las reacciones gaseosas catalizadas y al progreso lento de la tecnología química.

Al comenzar la industria del secado, se presentó un elevamiento en la demanda de ácidos fumantes, necesarios, la manufactura de alizarina y otras materias colorantes.

Al comienzo, el ácido sulfúrico fumante se obtenía por descomposición del ácido de las cámaras por medio del calor, mediante la reacción:

H2SO4 →H2O + SO2 + O2

El dióxido de azufre y el oxígeno eran secados, pasados sobre un catalizador y finalmente absorbidos en el ácido de las cámaras. Este método fue usado hasta 1881, cuando el trióxido de azufre fue obtenido pasando dióxido y una cantidad teórica de aire sobre una mezcla de asbestos platinizados.

En 1889, se demostró que el exceso de oxígeno en la mezcla gaseosa era ventajoso.

En los últimos años, el proceso de contacto ha sido mejorado en todos sus detalles, hasta tal punto, que esa industria es ahora una de las más económicas, y el proceso se puede hacer automático casi totalmente.

1* Importancia.

Es difícil creer que un agente químico tan activo como el ácido sulfúrico sea usado en la mayoría de los procesos industriales.

Es tanta su significancia, que a menudo su nivel de uso se ha tomado como índice del desarrollo técnico de las naciones. Es el agente de la sulfonación y de la formación de sulfatos, pero su uso más frecuente se debe a que es el ácido inorgánico más fuerte y más económico. Toma parte en incontables industrias, como: tratamiento de pieles, protección de planchas metálicas, purificación del petróleo, secado de telas, etc., pero es muy escaso que aparezca en el producto terminado.

1.2 Usos del Ácido Sulfúrico

*El uso más importante en base a tonelaje, es para la manufactura del fertilizante superfosfatado, el cual emplea el ácido de cámaras.

*En la industria del petróleo, el ácido es empleado como catalizador para polimerización de olefinas, como un reaccionante para obtener compuestos adicionales de las olefinas, y como agente refinante para muchos productos del mismo petróleo.

*En la industria de la química orgánica, es un agente sulfonante; un ingrediente de los ácidos mezclados para la manufactura de explosivos, tales como nitrato celulosa, de glicerina, ácido pírico y TNT. Como catalizador, para la manufactura de ésteres orgánicos, entre ellos acetato de etilo, salicilato de metilo, benzoato de etilo, y muchos otros; como reaccionante en la manufactura de ácido hidrocianico, tartárico y adípico, y como una reaccionante de hidrólisis para carbohidratos y almidón. Es también de gran importancia en la obtención de compuestos orgánicos aromáticos, alifáticos y heterocíclicos.

*En las industrias inorgánicas, además de su uso en trabajos analíticos y como agente neutralizante y acidificante, se emplea como concentrante para peróxido de hidrógeno y ácido nítrico débil, también en la obtención de ácido clorhídrico, fosfórico, bicromato de potasio, sulfatos de aluminio, hierro, potasio, bario, amonio, magnesio, manganeso, cobre, zinc, y mercurio.

*En la industria metalúrgica es usado como agente purificador del latón, cobre, hierro, bronce, plata y acero. Como agente en curtidor para hierro y acero, como purificador del cobre pues lo separa de la plata, y como material de proceso en la metalurgia del cobalto, cobre, oro, hierro, magnesio, níquel, platino y plata. Forma parte del electrólito en el proceso electrolítico en metalurgia, y electroplatinado.

*Como electrólito en acumuladores y en la producción electrolítica de muchos compuestos orgánicos.

*En la industria de los textiles, el ácido sulfúrico hace de desmanchador en el blanqueo del algodón, en la sulfatación principal del aceite de castor, en la carbonización de lanas, en procesos de secado y mercerizado y como ácido asistente en el secado.

*Los usos varios incluyen la cola, gelatina y cueros. Como agente recobrador de los ácidos grasos en la manufactura del jabón, como reaccionante en la obtención del caucho; en procesos litográficos, en estampados, como agente pergaminizante del papel; en la hechura de fungicidas, en fabricación de bujías, y en industrias fermentadoras para obtener PH favorable.

*PRESENTACIÓN NATURAL DEL ÁCIDO SULFÚRICO:

El ácido sulfúrico se encuentra libre en la naturaleza en algunos manantiales de origen volcánico, en que se forma por la oxidación del anhídrido sulfuroso disuelto en sus aguas. Entre los más notables deben citarse el río Vinagre, de los Andes, que lleva hasta el 1% de ácido sulfúrico y arrastra al año unas 17.000 toneladas de este producto, y un manantial del Páramo de Ruiz que contiene hasta 0.5% de dicho ácido. Muchos manantiales tienen disueltas cantidades más o menos importantes de ácido sulfúrico, y es notable la especie animal denominada Doleum galea, caracol que vive en Sicilia, cuyo jugo gástrico contiene hasta 4% de ácido sulfúrico.

2. PRESENTACIÓN EN LA QUE SE CONSIGUE EN EL MERCADO EL ÁCIDO SULFÚRICO (EJEMPLOS)

Se comercializa en solución acuosa de concentración entre 33 a 98%. Existen cuatro grados de comercialización: comercial, electrolito (de alta pureza para baterías), textil (bajo contenido de impurezas orgánicas) o grados de reactivo.

La industria que más utiliza el ácido sulfúrico es la de los fertilizantes. Otras aplicaciones importantes se encuentran en la refinación del petróleo, producción de pigmentos, tratamiento del acero, extracción de metales no ferrosos, manufactura de explosivos, detergentes, plásticos y fibras. En muchos casos el ácido sulfúrico funge como una materia prima indirecta y pocas veces aparece en el producto final.

Se presenta en detergentes, pigmentos inorgánicos; como materia prima elemental.

3. FÓRMULA QUÍMICA DEL ÁCIDO SULFÚRICO.

Ácido sulfúrico (H2SO4) PM=98 g/mol.

El ácido sulfúrico está compuesto de 2 átomos de Hidrógeno, 1 átomo de azufre y 4 átomos de oxígeno en su forma elemental.

Las materias primas utilizadas en la producción de ácido sulfúrico son: aire, agua y azufre.

Las dos primeras son fácilmente aprovechables, pudiéndose obtener la tercera por medio de diversas fuentes:

Entre estas fuentes se tiene:

1) Azufre elemental.

2) Gases con alto contenido de SO2 provenientes de la tostación de minerales sulfurosos. Los sulfuros metálicos más importantes son los de hierro (pirita y pirrotita que es aproximadamente FeS) y los de zinc (blenda ZnS).

3) Yeso o anhidrita. El mineral se pulveriza hasta un tamaño predeterminado, luego se procesa y se obtienen como productos SO2 y CaO (cal).

4) Lodos provenientes de refinerías de petróleos. Se refiere a las fracciones del petróleo que han sido tratadas con ácido sulfúrico.

5) Desulfurización de materiales sólidos carbonosos, proceso que es muy económico para obtener azufre de los residuos carbonosos.

6) Sulfuro de hidrógeno, recuperado a partir del gas natural “agrio”. El sulfuro de hidrógeno se quema después con aire, produciéndose dióxido de azufre.

4. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL ÁCIDO SULFÚRICO.

A continuación se presentan las características físicas y químicas más representativas del ácido sulfúrico.

-Propiedades físicas: El ácido sulfúrico puro es un líquido aceitoso incoloro, denso (d=1,834 g/cm3), que se

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