Baixe artigo :Ácido Sulfúrico - propriedades quimicas e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Química, somente na Docsity! Ácido Sulfúrico – Propriedades Químicas Authors • Quiumento Francisco • Francisco Quiumento Abstract Neste artigo destacamos e tratamos em detalhes as inúmeras reações químicas das quais participa o ácido sulfúrico. Este artigo é um destaque do artigo principal: Ácido Sulfúrico O mais útil dos produtos químicos Artigo já disponível em nosso site:https://sites.google.com/site/ scientiaestpotentiaplus/acido-sulfurico-propriedades-quimicas 5.Propriedades químicas 5.1.Comportamento quanto a água Possui a propriedade de quando em concentrações elevadas, reagir violentamente com água e compostos orgânicos com desprendimento de calor. 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 caráter de ácido forte e não apresenta poder desidratante. Por outro lado, quando é concentrado (acima de 90%), deixa de ter caráter ácido e acentua-se o seu poder desidratante. Hidratos do Ácido Sulfúrico Fórmula P.F. °C Densidade Ácido Sulfúrico Fumegante H 2 S 2 O 7 35 1,9 20° “100%” H 2 SO 4 10,37 1,834 18°/4 Monoidrato H 2 SO 4 .H 2 O 8,48 1,842 15°/4 Diidrato H 2 SO 4 .2H 2 O -38,57 1,650 0°/4 Fonte: Rubin e Giaque; The Heat Capacities and Entropies of Sulfuric Acid And Its Mono e Dihydrates from 15 to 300 K ; J. Am. Chem. Soc., 74,800 (1952). O ácido sulfúrico forma clusters com a água e a dissodiação da molécula de ácido sulfúrico é influenciada pela presença destes clusters e são evidenciados clusters contendo água e pares de íons bissulfato-hidrônio. [6] Trabalhos sobre a taxa de nucleação binária de ácido sulfúrico e água e o efeito da temperatura nestas taxas, em condições isotérmicas e subsaturadas tem sido apresentados. [1] O ácido sulfúrico e a água formam um sistemacujo comportamento pode ser visto no diagrama de fases em função da temperatura abaixo [7][2] : Há um grande número de espécies de hidratos conhecidos ou que se acredita existir, há conhecidos mono-, di-, e tetrahidratos, um suspeito trihidrato, e um pouco caracterizado 6 ½-hidrato emaiores hidratações que podem ser de 8 -, 9 -, 9 ½ -, ou mesmo 10-hidrato. Além disso, a alta pressão dos cristais polimorfos no final pobre em água do diagrama de fases foram descobertos recentemente. O sistema binário ácido sulfúrico- água é interessante por várias razões em Astrofísica. [2] 5.2.Corrosividade Possui propriedades altamente corrosivas a praticamente todos os materiais orgânicos e tecidos vivos. A reatividade com metais e outros compostos é tratada em pontos específicos adiante. As propriedades corrosivas do ácido sulfúrico podem se vistas no seguinte vídeo: Ácido sulfúrico corroendo um têxtil. 5.3.Reações Químicas 5.3.1.Reação com a água e desidratações Quanto aos seus átomos de hidrogênio, dependendo da dissolução, estes podem se dissociar. Em água, o ácido sulfúrico se comporta como um ácido forte em sua primeira dissolução, e como um ácido fraco na segunda, dando o ânion sulfato, apresentando apresenta uma reação extremamente exotérmica de hidratação. Por este motivo, é norma básica na sua manipulação nunca acrescentar água sobre ácido sulfúrico, a não ser nos casos de acidentes, e com técnica adequada, e sempre derramar lenta e cuidadosamente o ácido sobre um volume de água, do contrário, a temperatura poderá se elevar localmente a tal ponto que causará ebulição violenta e respingos da mistura. 5.3.3.Como solvente O ácido sulfúrico como um solvente apresenta um alto grau de autoprotólise. [9] [H 3 SO 4+ ][HSO 4- ] = 2,4 x 10 -4 a 25°C. Mas como a outra dissociação do ácido sulfúrico 2 H 2 SO 4 ⇌ H 3 O+ + HS 2 O 7- Ocorre somente a uma menos levemente extensão, a interpretação da condutância e força eletromotriz é difícil. A constante dielétrica não é conhecida, mas é provavelmente alta, e as forças interiônicas devem ser correspondentemente pequenas. A baixa volatilidade e a alta viscosidade também são consistentes com uma alta constante dielétrica. [9] Ácido sulfúrico é tão fortemente protogênico que a maioria dos compostos de oxigênio e nitrogênio aceitam prótons e nitrogênio em alguma extensão. Não somente aminas, mas éteres e cetonas, resultam tanto na diminuição do ponto de fusão, sugerindo que reações tais como: R 2 O + H 2 SO 4 → R 2 OH + + HSO 4- virtualmente ocorrem [9] . Muitos ácidos carboxílicos dissociam-se como bases e ácido sulfúrico: RCOOH + H 2 SO 4 ⇌ RCOOH 2+ + HSO 4- E até o ácido perclórico ioniza-se como um ácido fraco em ácido sulfúrico [9] : [H 3 SO 4+ ][ClO 4- ]/[H 2 SO 4 ][HClO 4 ] ~ 10 -4 a 25°C Certas substâncias, entretanto, passam por reações mais complicadas que a transferência de prótons quando dissolvidas em ácido sulfúrico. Ácido nítrico, por exemplo, dá o íon nitrônio, o qual é o agente ativo na nitração aromática [9] : HNO 3 + 2 H 2 SO 4 ⇌ NO 2+ + H 3 O + + 2 HSO 4- 5.3.4.Reação com o SO 3 O ácido sulfúrico reage com o SO 3 facilmente para produzir ácido dissulfúrico e este reage com água para formar novamente ácido sulfúrico: [5] H 2 SO 4 + SO 3 ⇌ H 2 S 2 O 7 H 2 S 2 O 7 + H 2 O ⇌ H 2 SO 4 O ácido dissulfúrico, o qual corresponde teoriacamente a oleum com 44,9% em peso de SO 3 livre, cristaliza a aproximadamente 35°C, o máximo ponto de congelamento da curva de congelamento do sistema ácido sulfúrico- oleum . O ácido dissulfúrico é parcialmente dissociado em solução em ácido sulfúrico: H 2 S 2 O 7 + H 2 SO 4 ⇌ H 3 SO 4+ + HS 2 O 7- Esta é a razão da condutividade elétrica do oleum aumentar levemente se a concentração de SO 3 é aumentada de O para 10% em peso de SO 3 livre. 5.3.5.Reação com o H2O2 O ácido sulfúrico é oxidado pelo peróxido de hidrogênio e anodicamente danto a ácido diperoxissulfúrico, H 2 S 2 O 8 , e o instável ácido monoperoxissulfúrico (ácido de Caro), H 2 SO 5 : [5] H 2 SO 4 + H 2 O 2 ⇌ H 2 SO 5 + H 2 O Devido a ser um oxidante forte, o ácido de Caro pode oxidar dióxido de enxofre a ácido sulfúrico, uma propriedade que tem sido explorada no controle de poluição para plantas de ácido sulfúrico (processo “Peraxidox”). Óxidos de nitrogênio (NO + NO 2 ) reagem com ácido sulfúrico em concentrações maiores que 70% em peso para dar hidrogenossulfato de nitrosilo, NOHSO 4 . 5.3.6.Decomposição térmica Decompõe-se a 340° em SO 3 e H 2 O [4] , exatamente como decompõe-se quando em concentração de 100% : H 2 SO 4 → H 2 O + SO 3 5.3.7.Outras reações Comportando-se como um ácido, reage com a maioria das bases resultando no sulfato correspondente. Por exemplo, o sulfato de cobre (II) é preparado pela reação com óxido de cobre (II): CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O O ácido sulfúrico possui a propriedade de deslocar equilíbrio de ácidos fracos e seus sais conjugados; como por exemplo, com o acetato de sódio, resultando em ácido acético: H 2 SO 4 + CH 3 COONa → NaHSO 4 + CH 3 COOH Igualmente o ácido fórmico: H 2 SO 4 + HCOONa → NaHSO 4 + HCOOH Similarmente, reage com o nitrato de potássio, produzindo ácido nítrico e um precipitado de bissulfato de potássio. Com o ácido nítrico, o ácido sulfúrico atua como ácido asssim como um forte agente desidratante, na chamada mistura sulfo-nítrica, com a formação do íon nitrônio (NO 2+ ), muito importante em diversas reações em química orgânica, como nas diversas nitrações, como de compostos aromáticos, na esterificação de Fischer e na desidratação de álcoois.