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PROPRIEDADES DO ÁCIDO SULFÚRICO

OBJETIVOS

  • Observar experimentalmente algumas propriedades do ácido sulfúrico.

INTRODUÇÃO

O ácido sulfúrico a temperatura ambiente apresenta-se na forma de liquido inodoro e incolor, possui a formula molecular H2SO4 e massa molar de 98g/mol. Esse composto possui fortes ligações por pontes de hidrogênio, e na ausência de água não reage com metais para liberar hidrogênio gasoso (MELATTI et al, 2010).

A mistura desse ácido com água ocorre em todas as proporções, liberando grande quantidade de calor. O ácido sulfúrico concentrado possui propriedades oxidantes muito fortes. Assim, dissolvendo-se NaBr no ácido sulfúrico, parte dos íons Br se oxidam a Br2. O cobre não reage com ácidos, porque esta situado abaixo do H na serie eletroquímica, porém, metais nobres como o cobre se dissolvem com H2SO4 concentrado devido a suas propriedades oxidantes (LEE, 1996).

O H2SO4 concentrado absorve água e por isso é um importante agente dessecante. Ele pode desidratar alguns compostos orgânicos de forma eficiente e provocar a sua carbonização, como por exemplo papeis e tecidos são destruídos completamente (LEE, 1996; MELATTI et al, 2010).

Em soluções aquosas diluídas, o H2SO4 atua como um ácido forte. O primeiro próton se dissocia rapidamente, formando hidrogenossulfatos, já o segundo próton se dissocia com menos facilidade, com formação de sulfatos (LEE, 1996; SHRIVER e ATKINS, 2008).

  • Obtenção do Ácido sulfúrico

O H2SO4 é o ácido mais importante para a utilização industrial, tendo uma expressiva produção mundial. Tal ácido é comercializado concentrado ou diluído em água e é produzido em milhões de toneladas pelos Estados Unidos, Japão, Alemanha, França e Canadá (LEE, 1996).

No ano de 2001esse ácido teve a maior produção nos Estados Unidos, chegando à produção anual de 29.050.000 toneladas. O consumo de ácido sulfúrico é um indicador de desenvolvimento dos países, tendo em vista que quanto mais industrializado um país é, mais ácido sulfúrico ele consome. O Brasil, apesar de ter uma produção pequena se comparada às grandes potências, está entre os 10 maiores produtores do composto (MELATTI et al, 2010).

O processo industrial de obtenção do H2SO4 mais utilizado é o processo de contato, no qual o SO2 é oxidado a SO3 pelo ar, com o auxilio de um catalisador. Os catalisadores utilizados nesse processo antigamente eram platina e amianto platinizado, no entanto, eles foram substituídos pelo pentóxido de vanádio, que é menos eficiente, porém mais barato e resistente ao “envenenamento” por impurezas (LEE, 1996).

  • Aplicações do Ácido sulfúrico

O principal emprego do ácido sulfúrico é para a conversão de fosfatos em superfosfatos, usados como fertilizantes. Também sulfona ácidos graxos para a produção de detergentes, purifica o mineral ilmenita, remove crostas e óxidos das superfícies de metais. O H2SO4 é um cataliador na fabricação de combustíveis de alta octanagem por alquilação de hidrocarbonetos insaturados. Este ácido é amplamente utilizado em eletrólitos de baterias e acumuladores (LEE, 1996).

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais

- Tubos de ensaio;

- Estante para tubos de ensaio;

- Béquer;

- Pipeta graduada com pêra;

- Papel tornassol azul;

- Papel indicador universal;

- Pedaços de madeira;

- Pedaços de papel;

- Açúcar.

- Ácido sulfúrico concentrado;

- Água destilada;

- Solução de cloreto de bário à 5%;

- Zinco metálico concentrado;

- Cobre em aparas;

- Carbonato de cálcio em pó.

PROCEDIMENTO

  1. Agente desidratante

    1. Foi adicionado em 3 tubos de ensaio 5 ml de ácido sulfúrico concentrado;

    2. Ao primeiro tubo foi adicionado pedaço de papel, ao segundo pedaço de madeira e ao terceiro uma pequena porção de açúcar;

    3. Os tubos foram deixados em repouso por alguns minutos e os fenômenos foram observados.

  1. Agente oxidante:

    1. Foi colocado em um tubo de ensaio, 3 ml de ácido sulfúrico concentrado;

    2. Logo após, foram adicionadas aparas de cobre;

    3. O tubo foi mantido em repouso por alguns minutos e os fenômenos foram observados.

    4. Em seguida, o tubo foi cuidadosamente aquecido e os fenômenos foram observados.

  1. Ácido forte e fixo

    1. Foram dissolvidos cuidadosamente, 3 ml de ácido sulfúrico concentrado em 40 ml de água destilada em um béquer de 200 ml;

    2. Nessa solução foi mergulhado um papel tornassol azul e foi observada a mudança de cor;

    3. Nessa mesma solução foi mergulhado um papel indicador universal para medir o pH;

    4. Foram colocados 5ml da solução preparada em 3 tubos de ensaio;

    5. Ao primeiro tubo foram pedaços de zinco;

    6. No segundo tubo foram adicionadas gotas da solução de ;

    7. No primeiro e segundo tubo foram adicionados 3 ml de HCl concentrado;

    8. Ao terceiro tubo, uma ponta de espátula de carbonato de cálcio em pó foi adicionada.

RESULTADOS

  1. Agente desidratante

No primeiro de ensaio contento o papel foi observado que houve uma a mudança de cor para amarelo e após alguns minutos o mesmo foi consumido;

No segundo tubo de ensaio, contendo madeira, observou-se a mudança de cor para preto;

No terceiro tubo de ensaio, contendo açúcar, houve a mudança de cor para amarelo e em seguida para preto.

  1. Agente oxidante

No tubo contendo ácido sulfúrico e aparas de cobre não foi observado nenhum fenômeno a temperatura ambiente, porém com aquecimento foi observado a perda da camada de oxidação e liberação de gás.

  1. Ácido forte e fixo

Ao mergulhar o papel tornassol de cor azul na solução de ácido sulfúrico diluída, foi observada a mudança de cor de azul para rosa. Nesta mesma solução, mergulhou-se o papel indicador universal e o pH observado foi entre 0 e 1.

Nos tubos de ensaio contendo solução de ácido sulfúrico diluída foi observado:

- Com adição de zinco houve liberação de gás e após a adição de HCl houve um intensa liberação de gás e o metal foi consumido;

- Com adição de BaCl2 a solução se tornou branca e após a adição de HCl houve a formação de um precipitado;

- Com adição de carbonato de cálcio em pó houve liberação de gás e formação de precipitado.

DISCUSSÃO E CONCLUSÃO

  1. Agente desidratante

No tubo contento o papel e madeira a mudança de cor ocorreu devido à desidratação causada pelo ácido;

No terceiro tubo de ensaio, contendo açúcar, houve a mudança de cor devido à desidratação causada pelo ácido, conforme a equação:

C12H22O11 + H2SO4  12C (carvão) + 11H2O

  1. Agente oxidante

O aquecimento no tubo contendo ácido sulfúrico e aparas de cobre favoreceu a perda da camada de oxidação e a reação que resultou na liberação de hidrogênio na forma gasosa:

H2SO4 (aq) + Cu(s)  H2 (g) + CuSO4(aq)

  1. Ácido forte e fixo

A mudança de coloração do papel tornassol para rosa indica que a solução era ácida, fato que também foi comprovado pelo papel indicador universal que indicou pH entre 0 e 1, ácido.

Nos tubos de ensaio contendo solução de ácido sulfúrico diluída foi observado:

- Com adição de zinco houve liberação de hidrogênio conforme equação:

H2SO4 (aq)+ Zn (s)  H2(g) + ZnSO4 (aq)

e após a adição de HCl houve um intensa liberação de hidrogenio e o metal foi consumido conforme equação:

Zn(s) + 2HCl (aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

- Com adição de BaCl2 a solução se tornou branca devido a formação de sulfato de bário, conforme equação:

H2SO4 (aq) + BaCl2 (aq)  HCl(aq) + BaSO4(s)

e após a adição de HCl houve a precipitação do BaSO4 devido ele ser insolúvel em HCl.

- Com adição de carbonato de cálcio em pó houve liberação de gás CO2 e formação de precipitado CaSO4, conforme equação:

H2SO4(aq) + CaCO3 (s)  CaSO4 (s) + H2O(aq) + CO2(g)

Com os resultados obtidos pode-se concluir que o ácido sulfúrico é um composto extremamente dessecante, que atua rapidamente em compostos orgânicos. Este ácido também apresenta alta reatividade com metais promovendo a liberação de gases e também promove a precipitação de Ba e Ca.

RESPOSTAS DAS QUESTÕES PROPOSTAS

  1. Escrever as reações ocorridas no processo de obtenção de H2SO4, pelo método de contato.

SO2 + 1/2 O2 → SO3 + Calor

SO3 + H2O → H2SO4 + Calor

  1. O que é uma mistura azeotrópica?

Misturas azeotrópicas são misturas em que o ponto de ebulição não se altera, durante a ebulição mantém a temperatura constante, comportando-se como um composto químico ou um elemento. Esse tipo de mistura acontece quando o ponto de ebulição atinge o patamar. É muito comum entre líquidos.

  1. Escrever todas as equações ocorridas nas verificações experimentais das propriedades do ácido sulfúrico.

C12H22O11 + H2SO4  12C (carvão) + 11H2O

H2SO4 (aq)+ Zn (s)  H2(g) + ZnSO4 (aq)

H2SO4 (aq) + BaCl2 (aq)  HCl(aq) + BaSO4(s)

H2SO4(aq) + CaCO3 (s)  CaSO4 (s) + H2O(aq) + CO2(g)

  1. Pesquise cinco aplicações de H2SO4.

  1. Por que o H2SO4 em contato com a pele produz queimaduras?

O ácido sulfúrico absorve água e por isso é um agente desidratante assim desidratando compostos orgânicos como a pele e provocando queimaduras.

REFERENCIAS

LEE, J. D. Química Inorgânica não Tão Concisa, 5. ed, Trad. Toma et al., São Paulo: Edgard Blucher Editora Ltda, 1996, p. 131-134.

MELATTI, Giovana Caraballo et al. Ácido sulfúrico. Disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAABKdUAL/trabalho-sobre-acido-sulfurico-completo r> Acesso em: 15 abr. 2011.

SHRIVER, Duward. F.; ATKINS, Peter. W. Química Inorgânica, 4 ed., Bookman, Porto Alegre, 2008. 848p.

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