Sustancias Quimicas

Introducción

El Ácido Sulfúrico puro, de fórmula H2SO4, a temperatura ambiente es un líquido incoloro, inodoro, muy corrosivo y de gran viscosidad. El Ácido Sulfúrico es el ácido mineral de uso más frecuente en la industria, y su consumo se utiliza como indicador del grado de industrialización de un país. Al mezclar Ácido Sulfúrico con agua se libera una considerable cantidad de calor. A menos que la mezcla se agite bien, el agua añadida puede calentarse más allá de su punto de ebullición y la formación repentina de calor puede hacer saltar el ácido fuera del recipiente. El Ácido concentrado destruye la piel y la carne, y puede causar ceguera si se introduce en los ojos. El mejor tratamiento en caso de accidente es eliminar el ácido con grandes cantidades de agua.

Historia

El ácido sulfúrico ahora es uno de los productos químicos más usados, probablemente fue descubierto poco antes del siglo 16, después de las erupciones volcánicas al transformarse el agua circundante en este ácido a causa del azufre emanado por la erupción. Fue preparado por Johann Van Helmont (c.1600) por la destilación seca del vitriolo verde (sulfato ferroso hidratado, FeSO4 • 7 H2O) y del vitriolo azul (Sulfato Cúprico hidratado, CuSO4 • 5 H2O). El primer uso que se le dio al ácido sulfúrico a nivel industrial fue en el proceso de Leblanc para hacer el carbonato de sodio (Desarrollado en 1790). Un proceso para la síntesis de este ácido era quemando sulfuro con salitre (nitrato de potasio) fue desarrollado en primera instancia por Johann Glauber en el siglo 17 y desarrollado comercialmente por Joshua Ward en Inglaterra 1740 el cual pronto fue reemplazado por el método de cámaras de plomo, inventado por Juan Roebuck en 1746, quien logró una concentración de un 78% de ácido sulfúrico a diferencia de los otros procesos que lograban no mas del 35-40%, y desde entonces continuo siendo mejorado por muchos otros químicos. Luego se desarrollo el método de contacto en 1830 por Peregrine Phillips en Inglaterra; fue utilizado poco hasta que se presentó una necesidad del ácido concentrado, particularmente para la fabricación de tintes orgánicos sintéticos. Estos dos últimos procesos permitieron obtener ácido sulfúrico de una alta concentración, de manera económica y eficiente.

Desarrollo

Producción de ácido sulfúrico

Método de las cámaras de plomo:

Este es el método de producción industrial de ácido sulfúrico más antiguo y consiste en varias etapas:

El dióxido de azufre(SO2) en estado gaseoso entra a una cámara, la torre de Glover, luego de haber salido de la cámara de combustión en donde es alimentado con ácido nitroso, proveniente de la cámara de Gay-Lussac, para formar ácido nitrososulfurico (SO2(OH)ONO).

2SO2+2NOOH+O2 2SO2(OH)ONO

Luego el ácido nitrososulfurico se desnitrifica para formar ácido sulfúrico (H2SO4) y trióxido de nitrógeno (N2O3). También se evapora el agua dejando el ácido con una concentración aproximada de un 76-78%.

2SO2(OH)ONO+H2O 2H2SO4+N2O3

El trióxido de nitrógeno producido en la torre de Glover junto con el dióxido de azufre sobrante pasan a la primera cámara de plomo en donde se agrega más agua para formar ácido sulfúrico, el cual escurre por las paredes y se acumula en la parte inferior. Así sigue pasando a otras cámaras de plomo en donde ocurren similares reacciones, para así ocuparla mayor cantidad de dióxido de azufre.

Las cámaras de azufre pueden variar en cantidad dependiendo de la industria, estas pueden variaren numero desde 3 a 10, y el ácido resultante de estas tiene una concentración aproximada de entre 62-68%.

Luego de pasar por las cámaras de plomo, el dióxido de azufre y óxidos de nitrógenos que aún quedan, pasan a torre de Gay-Lussac, en donde se disuelven en el ácido sulfúrico frío, proveniente de la torre de Glover, para formar ácido sulfúrico, ácido nitroso y ácido nitroso sulfúrico. Estos dos últimos volverán a ser utilizados en la torre de Glover para la producción de ácido sulfúrico.

Los compuestos gaseosos que no se utilizan o que no se disuelven en el ácido son liberados a la atmósfera a través de chimeneas.

Método de Contacto:

Es el método de uso más generalizado en los países desarrollados. El fundamento del mismo reside en la oxidación reversible del SO2 a SO3 sobre un catalizador sólido, que en un principio fue platino y que modernamente suele ser pentaóxido de divanadio (V2O5) por razones de economía, resistencia a los envenenadores (a los que el Pt es tan vulnerable), y velocidad de reacción:

2 SO2 + 02 ------ 2 SO3

El proceso se puede resumir así:

Obtención de SO2, que se suele hacer por tostación de piritas o quemando azufre.

Purificación a fondo del SO2. Esta purificación es de extraordinaria importancia, de manera que se eliminan los posibles venenos del catalizador, como los óxidos de arsenico en el caso del platino, etc. Para ello se le hace pasar a través de unas “cámaras de polvo” precipitadores electrostáticos, torres de lavado y torres de secado posterior, mediante el uso de contracorrientes de ácido sulfúrico concentrado.

Oxidación del SO2 en una torre donde se encuentra

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