Aquest compost és tan utilitzat en les indústries de el món, que fins i tot l'ús de la mateixa determina el nivell de desenvolupament d'aquest àmbit en els països. El nivell de producció de l'àcid sulfúric és extremadament alt, pel fet que té moltes qualitats que el fan excel·lent per a la fabricació i producció de certs materials molt populars a tot el món. Aquest posseeix característiques que el fan tenir un poder corrosiu increïble pel que se li atorga el seu respectiu nom.
A l'edat mitjana aquest compost era conegut com el oli de vidriol, El nom va ser atorgat pels alquimistes de l'època, aproximadament en el segle VIII i IX, aquests també van ser els segles més importants, referint-se a seu descobriment i estudi de funcions d'aquest.
Hi ha diversos processos per poder obtenir l'àcid sulfúric, sent el procés de càmeres de plom el més antic de tots que encara en l'actualitat és molt comú el presenciar aquest procés, pel fet que les grans indústries fabricants de fertilitzants la utilitzen per facilitar l'obtenció de la mateixa.
Els processos per obtenir aquest àcid poden resultar molt perillós si no coneix amb exactitud tots els passos que s'han de saber per poder efectuar-los, a causa de que aquest produeix grans quantitats de calor, i al seu torn el seu cos és molt calent, pel que qualsevol esquitxada podria provocar cremades greus.
Composició de l'àcid sulfúric
Aquest és el compost més utilitzat a nivell mundial, sent la indústria amb majors nivells d'ús de àcid sulfúric les fabricants de fertilitzants, la característica més fort d'aquest, és que és un component extremadament corrosiu, i la seva fórmula química és S2HO4.
L'àcid sulfúric és el component amb major producció a nivell mundial, això és degut al fet que té unes determinades característiques que permeten l'elaboració d'infinitats de productes derivats de la mateixa, així com també pot servir per a la síntesi d'altres substàncies com àcids i sulfats.
En l'antiguitat se li coneixia com l'oli o esperit de vidriol, pel fet que aquest prové d'aquest mineral, generalment aquest compost es pot obtenir de l'diòxid de sofre mitjançant un procés anomenat oxidació amb òxids de nitrogen en dissolució aquosa, després d'obtenir-és necessari realitzar altres processos per poder augmentar la concentració de la mateixa.
Els dos àtoms d'hidrogen que posseeix aquesta molècula, estan units als dos àtoms d'oxigen, les quals no estan unides per enllaç doble a l'sofre. Depenent de la dissolució que es presenti aquests hidrògens es poden dissociar.
La molècula d'l'àcid presenta una peculiar forma piramidal, caracteritzant-se per tenir l'àtom de sofre en el centre, mentre que a les quatre cantonades es poden apreciar els àtoms d'hidrogen. A l'aigua es comporta com un àcid fort en la seva primera dissociació, obtenint com a resultat l'anió hidrogen-sulfat, encara que en la segona dissociació es presenta com un àcid feble, el qual té com a resultat l'anió sulfat.
Formació de l'àcid sulfúric
Aquest es pot trobar en diverses àrees de comerç en diferents presentacions, partint des de les més pures, fins a tots els tipus de barreja que puguin existir derivades de la mateixa, als quals se'ls mesura per graus de puresa.
Per poder existir la formació de l'àcid sulfúric és necessari passar per certs processos per poder obtenir-lo, entre els quals els més coneguts, i més utilitzats són els de la cambra de plom i el procés de contacte, el primer que es esmento és el més antic mètode per a l'obtenció d'aquest compost, i en l'actualitat segueix sent de gran importància i ús, sobretot per les indústries encarregades de fabricar fertilitzants.
És possible obtenir aquest compost en laboratoris, això s'aconsegueix fent passar un corrent de gas de diòxid de sofre, En una dissolució de peròxid d'hidrogen. La concentració de l'àcid sulfúric mitjançant aquest procés d'obtenció s'aconsegueix evaporant l'aigua.
Procés de contacte
En aquest procés d'obtenció de l'àcid sulfúric, es pot observar un barreja de gasos que contenen un aproximat entre el 7 i el 10 per cent de SO2 , Segons la font de producció d'ell mateix, i un aproximat entre el 11 i el 13 per cent es procedeix a preescalfar, i una vegada que està aquest depurada a el màxim, es pot passar a un convertidor d'un o probablement més llits catalítics, això és a causa d'una regla de platí, en la qual es pot visualitzar la formació de l'SO3 usualment es fan servir dos o més convertidors en aquest procés.
La producció d'aquest compost mitjançant la combustió de sofre elemental tendeix a presentar un millor balanç energètic, el qual no tan necessàriament ha de adaptar-se a alguns rigorosos sistemes de depuració, que en altres casos és de caràcter forçós aquest procés.
Hi ha una gran diferència entre la fabricació de SO2 per combustió de azufre, i per l'altre mètode conegut com la torrada de pirites, sobretot si aquestes són arsenicals, això és degut al fet que el segon deixa en el resultat final moltes impureses que mai poden ser eliminades completament.
En una planta en funcionament normal el rendiment de conversió de SO2 a SO3 oscil·la entre el 96% i el 97%, a causa de que la seva eficàcia es va disminuint amb el pas el temps, aquest efecte es pot notar amb més freqüència en plantes on s'utilitzen pirites de partida amb un alt contingut d'arsènic, el qual no es pot eliminar per complet de l'compost, i per tant acompanyen els gasos que es sotmeten a el procés de catàlisi, provocant l'enverinament de l'catalitzador, sent aquesta la principal causa de les brusques baixades de rendiment.
En el segon convertidor els gasos tenen un temps d'estada d'aproximadament uns 2 a 4 segons, i en aquest la temperatura ha d'estar habituada entre els 500 i 600º graus Celsius per aconseguir obtenir una constant òptima d'equilibri per aconseguir una conversió màxima amb el mínim cost possible.
Després de l'procés anterior es refreden els gasos provinents de la catàlisi a una temperatura propera als 100 º graus Celsius, per després travessar una torre de òleum, gràcies a això s'aconsegueix una absorció no completa, sinó més aviat parcial de l'SO3, Els gasos restants d'aquest passen per una segona torre on el compost es neteja i es renta amb àcid sulfúric, després que tot aquests passos estiguin completats es procedeix a eliminar els gasos residuals a través d'una xemeneia cap a l'estratosfera.
Procés de càmeres de plom
Aquest particular procés és el més antic conegut amb el qual es fabrica i obté l'àcid sulfúric, en què el SO3 gasós entra en un reactor conegut pel nom de torre de Glover on entra en un procés de rentat amb vidriol nitrós, el qual és àcid sulfúric amb òxid nitrós i partícules de diòxid de carboni dissoltes en ell, la qual al seu torn es veu barrejat amb dos tipus d'òxid de nitrogen, el (NO) i el (IV). Gran part de l'òxid de sofre IV que s'utilitza aquí, és oxidat a òxid de sofre VI i dissolt en un bany àcid per formar l'àcid de torre, característic de la torre de Glover.
Després que les mescles de gasos passen per la torre de Glover, aquests són portats a una càmera recoberta de plom (d'allí prové el seu nom) on són tractats amb abundant aigua, les quals tenen diferents formes, segons el criteri de fabricant, entre les quals les més comunes són les quadrades o les que posseeixen una forma semblant a la d'un con.
L'àcid sulfúric és condensat en les parets, conformat per una sèrie de reaccions i és acumulat al pis de la cambra recoberta de plom, normalment es poden observar l'existència d'entre 3 a 6 càmeres en successió, el producte final obtingut d'aquestes càmeres sol conèixer com àcid de càmeres, o més comunament com àcid de fertilitzant.
En l'última fase d'aquest procés, es fan passar als gasos d'altra reactor anomenat torre de Gai-Lussac, on comença un continu rentat amb àcids concentrats i freds, els quals prové de la torre de Glover, per a al final els gasos que no es van aconseguir processar siguin alliberats a l'atmosfera.
Història de l'àcid sulfúric
Els seus inicis daten en l'època medieval, en què en lloc de científics, eren alquimistes els que experimentaven amb les substàncies obtingudes de la terra, sent en la seva majoria naturals, encara que alguns van aconseguir fabricar compostos com és el cas de Jabiru Ibn Hayyan, que va va ser el descobridor de l'àcid sulfúric per primera vegada al segle VIII per després en els segles posteriors ser estudiat a profunditat, a causa que s'havien adonat de les seves grans qualitats, i possibles usos que albergaven la possibilitat de fabricar nous artefactes i productes, determinat procés assoliment fer-se popular en aquells temps de tractats i llibres tant d'àrabs com de persa, a causa de l'estudi que van fer els alquimistes europeus en el segle XIII.
A l'Europa d'aquells temps, exactament en l'era medieval, l'àcid sulfúric era conegut com el vidriol, o compost de vidriol, com el licor de vidriol o oli de vidriol, pel fet que aquest presenta al aquest mineral. La paraula vidriol prové de el llatí vitreus de fer referència a les sals de sulfat, i la seva traducció a l'espanyol seria vidre.
Aquest component des dels seus inici va mostrar ser de molt interès entre els alquimistes, tant així que arribo a tractar de ser usat com a pedra filosofal, encara que entre els seus usos més comuns hi havia el de fer reaccionar substàncies.
Johann Glauber ser un química alemany amb descendència holandesa va aconseguir aconseguir àcid sulfúric, o vidriol, mitjançant un procés de crema de sofre amb nitrat de potassi en presència de vapor d'aigua. Això es devia al fet que mentre que el nitrat de potassi s'anava descomponent es podia observar com el sofre s'oxidaba en SO3 que després a l'combinar-ho amb aigua s'aconseguia obtenir el compost. Aquest es va convertir en un gran mètode per comercialitzar l'àcid sulfúric, a causa que era més senzilla la seva producció en massa.
En èpoques més properes aproximadament en l'any 1746 es va començar a utilitzar el mètode de les càmeres recobertes de plom, el qual era molt més sostenible i senzill que el de Glauber, i això assoliment que per fi s'estabilitzés la indústria de producció d'aquest compost , provocant un gran comerç de el mateix al voltant de tot el món.
Els nivells de concentració eren molt baixos d'aproximadament un 40%, però això es assoliment millorar amb els estudis de les característiques de l'compost, aconseguint aconseguir la fabricació de nous productes que requerien concentracions majors, això es deu al fet que alguns dels científics es van basar en les antigues practiques d'obtenció dels alquimistes, precisament en la de la crema de pirites.
Després en 1831 un venedor de vinagre va aconseguir generar un procés molt més sostenible que els anteriors, a causa dels baixos costos que ameritaba per poder realitzar-los, el qual té per nom el procés de contacte, d'aquesta manera conegut per tenir la major part de l'subministrament de àcid sulfúric.
Aplicacions i prevencions de l'àcid sulfúric
Un cop ja coneguts tots els aspectes i la història de com es va obtenir per primera vegada aquest compost, és summament important conèixer quines són les seves aplicacions més comunes, i les precaucions que s'ha de tenir, pel fet que en la majoria d'aquests processos s'escalfa la substància a aquest punt de podria cremar severament a qualsevol persona.
Aplicacions més comuns
- Alguns processos de les indústries que fabriquen productes de fusta i paper requereixen de l'àcid sulfúric en ells, així com en la de productes tèxtils.
- En les indústries fabricants dels fertilitzants es nota el major consum i demanda d'aquest compost, ja que els seus components resulten molt efectius per a l'elaboració d'aquestes substàncies, això és degut que aquest actua com un adob natural.
- En la majoria dels casos aquest compost és utilitzat com a matèria primera, encara que poques vegades es veu reflectit en el producte final.
- Entre els més importants estan la refinació de petroli, tractaments de l'acer, producció de pigments, manufacturació d'explosius, plàstics, fibres, detergents i l'extracció de metalls no fèrrics
- Serveix com a mètode de tractament de metalls diversos com l'acer, el coure, el vanadi, entre d'altres.
- En alguns països el seu ús està estrictament vigilat pels ens pertanyents a les lleis de protecció sanitària.
- El seu ús més directe, per dir-ho d'alguna manera, és el de la fabricació de sulfur, el qual s'incorpora mitjançant la sulfuració orgànica, el procés és particular en les indústries dels detergents.
Precaucions
Els processos de fabricació de l'àcid sulfúric poden resultar realment perilloses pel fet que en la gran majoria, per no dir en tots, el compost és escalfat a temperatures extremes, de manera que sempre s'ha de prendre en compte que aquest ha de ser abocat a l'aigua , i mai a l'inrevés, pel fet que pot provocar esquitxades agressives que poden causar greus cremades a la pell.