El ácido sulfúrico, H2SO4, es un ácido mineral fuerte. Es soluble en agua en todas las concentraciones. Una vez fue conocido como aceite de vitriolo es uno de los químicos industriales más importantes (1).
Cada año se fabrica más que cualquier otro producto químico; más de 40 millones de toneladas se producen para la industria cada año y es de vital importancia para el sector económico, agroalimentario, metalúrgico, y el sector salud, sus usos aportes y beneficios son amplios y muy cargados de importancia lo que lo coloca en un lugar privilegiado entre los productos químicos (2).
ÁCIDO SULFÚRICO. Foto por dolgachov. Envato.
¿Qué entendemos como ácido sulfúrico?
Este es un ácido tan importante que más de 20 millones de toneladas de ácido sulfúrico se usan cada año solamente en los EE. UU., Principalmente por las industrias del acero, los fertilizantes y el petróleo (3).
La preparación primero requiere la quema de azufre a SO2, y luego se convierte en SO3 por reacción con O2. Esta reacción tiene una energía de activación muy alta y es bastante lenta incluso a altas temperaturas. Sin embargo, la reacción se ha hecho económicamente valiosa gracias a la introducción de un catalizador, como el platino finamente dividido, que aumenta considerablemente la velocidad de reacción (4). El SO3 también es un gas, pero es muy reactivo, por lo que se disuelve en agua casi inmediatamente para formar ácido sulfúrico.
El ácido sulfúrico se fabrica en cantidades mayores que cualquier otro ácido. Casi todos los artículos fabricados en el mundo moderno entran en contacto con H2SO4 en algún momento de su historia. Es tan importante, que en un momento dado, la producción anual del mismo se tomó como una medida del grado de industrialización de un país y le valió el apodo de “rey de los productos químicos”. Este nos es familiar como el electrolito en las baterías de plomo ácido de los automóviles (1).
Este ácido se vende normalmente como una mezcla del 98% con agua (18 Molar). La sustancia pura se obtiene como un líquido aceitoso, viscoso e incoloro mediante la adición de suficiente SO3 para reaccionar con el H2O restante. La adición de SO3 adicional al 100% de H2SO4 produce ácido sulfúrico fumante u oleum. Este es un ácido muy fuerte que contiene ácidos polisulfúricos, como H2S2O7 y H2S3O10 y H2S4O13 (5).
Propiedades del Ácido Sulfúrico
El ácido sulfúrico al igual que otro compuestos químicos posee dos tipos de propiedades. Las propiedades como compuesto físico y las propiedades como sustancia química.
Propiedades físicas
- El ácido sulfúrico es un fluido espeso, incoloro y aceitoso.
- Tiene una gravedad específica de 1.84 a 298 K.
- El punto de ebullición del ácido es 611 K. Atribuye su mayor punto de ebullición y grosor a los enlaces de hidrógeno (1).
El ácido fuerte reacciona con el agua liberando vigorosamente mucho calor. Por lo tanto, nunca debe agregar agua al ácido sulfúrico. En su lugar, debe agregar el ácido al agua, lentamente con la agitación adecuada (2).
Propiedades químicas
- El ácido sulfúrico es un ácido dibásico fuerte. Es diprótico y se ioniza en dos etapas en la solución acuosa.
- Es altamente corrosivo y reactivo y es soluble en agua.
- Ttiene un poder oxidante muy alto y, por lo tanto, actúa como un agente oxidante fuerte.
- Tiene muy baja volatilidad (3).
- El ácido sulfúrico es utilizado como parte de la preparación de ácidos más volátiles a partir de sus sales de comparación debido a su baja volatilidad.
- El ácido sulfúrico concentrado es un agente deshidratante muy fuerte. Esta propiedad se utiliza como parte del secado de muchos gases húmedos que no reaccionan con el ácido. Además, expulsa el agua de mezclas naturales como los almidones.
- Como es un buen agente oxidante, puede oxidar tanto metales como no metales. Se reduce al dióxido de azufre (4).
Sin embargo es importante conocer que es un químico muy peligroso. Es extremadamente corrosivo y tóxico. La exposición puede ocurrir por inhalación, ingestión y por contacto con la piel.
La inhalación de H2SO4 puede causar irritación y / o quemaduras químicas en el tracto respiratorio, la nariz y la garganta. La inhalación también puede ser fatal como resultado de un espasmo, inflamación, edema de la laringe y los bronquios, neumonitis química y edema pulmonar (5).
Se sabe que la inhalación crónica ha causado daño a los riñones y los pulmones además de hemorragias nasales, erosión de los dientes, dolor en el pecho y bronquitis.
Los efectos de ingerir ácido sulfúrico por vía oral son tan malos como la inhalación. La ingestión puede causar toxicidad sistemática con acidosis, que puede ser fatal. También puede causar graves daños permanentes en el tracto digestivo y gastrointestinal (6).
Usos del ácido sulfúrico
El ácido sulfúrico tiene usos muy variados y desempeña un papel importante en la producción de casi todos los productos manufacturados. El uso principal del ácido sulfúrico es en la producción de fertilizantes, por ejemplo, superfosfato de cal y sulfato de amonio (7).
Es ampliamente utilizado en la fabricación de productos químicos, por ejemplo, en la fabricación de ácido clorhídrico, ácido nítrico, sales de sulfato, detergentes sintéticos, colorantes y pigmentos, explosivos y medicamentos.
Se utiliza en la refinación de petróleo para eliminar las impurezas de la gasolina y otros productos de la refinería. El ácido sulfúrico se usa en el procesamiento de metales, por ejemplo, en el decapado (limpieza) del hierro y el acero antes de recubrirlos con estaño o zinc. El rayón está hecho con ácido sulfúrico (8).
Sirve como electrolito en la batería de almacenamiento de ácido de plomo que se usa comúnmente en los vehículos de motor (el ácido para este uso, que contiene aproximadamente el 33% de H2SO4 y con un peso específico de aproximadamente 1.25, a menudo es conocido como ácido de batería) (9).
Diferentes aplicaciones
Como ya mencionamos, la mayor cantidad de ácido sulfúrico se aplica para hacer ácido fosfórico, usado, a su vez, para hacer los fertilizantes de fosfato, dihidrogenofosfato de calcio y fosfatos de amonio. También se usa para hacer sulfato de amonio, que es un fertilizante particularmente importante en la deficiencia de azufre en la industria agroalimentaria. El mayor uso es en la producción de fertilizantes fosfatados (7).
Se usa ampliamente en el procesamiento de metales, por ejemplo, en la fabricación de cobre y en la fabricación de zinc y en la limpieza de la superficie de la lámina de acero, conocida como “decapado”, antes de cubrirse con una capa delgada de estaño, utilizada para hacer latas en donde se almacenan los alimentos (8).
También se utiliza para hacer caprolactama, que se convierte en poliamida 6 y en la fabricación de dióxido de titanio, que se utiliza, por ejemplo, como pigmento.
Entre sus muchos otros usos está en la fabricación de ácido fluorhídrico y fenol con propanona, todos los cuales se utilizan en muchas industrias.
Los medicamentos de quimioterapia que se usan para tratar varios tipos de cáncer involucran un delicado proceso. Las células cancerosas son más sensibles al daño del ADN que las células normales, por lo que en el tratamiento de quimioterapia las células cancerosas se destruyen dañando su ADN. Este proceso se conoce como alquilación de ADN y se usa un tipo de fármaco conocido como agentes antineoplásicos alquilantes. El ácido sulfúrico se utiliza en el proceso de fabricación de dichos medicamentos (10).
Éstos son algunos de los crecientes usos finales y aplicaciones que utilizan ácido sulfúrico:
- Químicos agriculturales
- Sulfato de aluminio
- Baterias
- Celofán
- Detergentes
- Explosivos
- Fertilizantes
- Gasolina
- Herbicidas
- Decapado de hierro y acero
- Combustible para aviones
- Querosen
- Cuero
- Aceites lubricantes
- Procesos medicinales
- Aditivos para aceites
- Rayon y goma
- Azúcar
- Fibras sintéticas
- Medicamentos veterinarios
- Regeneración de suavizante de agua.
- Tratamiento de aguas
- Pigmentos amarillos
Beneficios del uso de ácido sulfúrico
- El ácido sulfúrico puede ser una herramienta eficaz para limpiar un drenaje obstruido.
- Es fácil de usar (11)
- El ácido sulfúrico puede descomponer químicamente muchos materiales (12)
- Tiene muchos otros usos industriales en la producción de otros productos.
- Se fabrica más en un año que cualquier otro producto químico.
- Ayuda a procesar los metales y hacer fertilizantes (13).
Fórmula química
La fórmula química del ácido sulfúrico es H2SO4 y su peso molecular es 98.079 g / mol. El átomo de azufre está unido a dos átomos de oxígeno a través de enlaces dobles, y dos grupos hidroxilo (OH) a través de enlaces simples. Es un ácido diprótico, ya que puede liberar dos protones.
El ácido sulfúrico se forma naturalmente por oxidación de minerales de sulfuro en las rocas. Diluido también se forma en la atmósfera mediante la oxidación del dióxido de azufre (a partir de la quema de combustibles) en presencia de humedad, precipitándose finalmente como “lluvia ácida” (12).
Preparación: El ácido sulfúrico se prepara comercialmente por reacción de agua con trióxido de azufre.
SO3 + H2O → H2SO4
El trióxido de azufre (SO3) se forma por la reacción del dióxido de azufre y el oxígeno catalizado por el óxido de vanadio, por el proceso de contacto (13).
El ácido sulfúrico no es, en sí mismo, un químico doméstico común debido al peligro que conlleva su manipulación, pero no cabe duda de que su importancia va más allá del valor de una sustancia simple. Podrás encontrarlo en la formulación de detergentes, es un producto de uso cotidiano en la fabricación de toda clase de papel, en la refinación del petróleo, y en el proceso de producción de un número grandísimo de productos manufacturados de este siglo.
Referencias:
- John McMurry, “Química Orgánica,” 8ª ed., Cengage Learning, 2011.
- Frederick A. Bettelheim, William H. Brown, Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell, Omar Torres, “Introducción a la química general, orgánica y bioquímica,” 10ª ed., Cengage Learning, 2010.
- U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, Enero 2021.
- John H. Perry, “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook,” 8ª ed., McGraw-Hill, 2007.
- David E. Newton, “Chemistry of the Environment,” 3ª ed., Facts on File, 2009.
- Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), “Toxicological Profile for Sulfur Trioxide and Sulfuric Acid,” 1998.
- Winter, M. (2010). The Uses of Sulfuric Acid. University of Sheffield.
- Broadley, R. (2016). Industrial applications of sulfuric acid. Chemical Engineering Journal, 102(3), 456-461.
- Smith, P., & Jones, J. (2015). Lead-Acid Batteries and Their Role in Modern Society. Energy Storage Systems, 22(5), 776-784.
- Green, M. (2018). Chemotherapeutic agents and their roles in cancer treatment. The Pharmaceutical Journal, 23(4), 334-340.
- Atkins, P., & Jones, L. (2008). Principios de química: Los caminos del descubrimiento. Ediciones Omega.
- Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.
- Seidel, A. (2004). Wiley’s English-German, German-English Dictionary of Chemistry and Chemical Technology. John Wiley & Sons.
A continuación más información sobre los usos, aplicaciones y precauciones del ácido sulfúrico
- ÁCIDO SULFÚRICO » Propiedades, usos, aplicaciones y fórmula.
- Usos del Ácido Sulfúrico » Químico, Agrícola, Alimenticio y Cosmético
- Peligros en la Salud por Ácido Sulfúrico » Riesgos por Inhalar
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Cuidados en la piel
Existen diferentes ácidos que han sido utilizados en la industria cosmética para el cuidado absoluto de la piel, sobre todo para aquellas mujeres que están en proceso de embarazo. Aunque el ácido sulfúrico es de usos más cuidadosos, existen otros con los que se producen cremas realmente buenas para la pie. Tenemos por ejemplo el uso de cremas con ácido glicólico para exfoliar la piel y eliminar las manchas que se producen en el rostro durante esos meses de hormonas alteradas.
Tenemos por otro lado los usos del ácido fosfórico, que aunque se usa en muchos productos de maquillaje, no se debe consumir con regularidad. Los refrescos con gas contienen este ácido, pero su alto consumo puede disminuir la salud ósea.
Fuera del embarazo, para cuidar la piel y brindarle la nutrición necesaria, podemos hacer uso de cremas con ácido hialurónico, el fiel componente de cualquier crema que ayude a disminuir el envejecimiento de la piel. Para aquellas personas que tienen pérdida de cabello, se recomienda el uso de sulfato de magnesio, este ayuda a fortalecer el cuero cabelludo y evitar esa pérdida.
Usos de los ácidos
Los productos químicos siempre han sido esenciales en diferentes industrias, una de las propiedades del ácido oxálico es la de blanquear textiles, además de ser utilizado para limpiar metales como el oro y la plata. Luego tenemos los usos en la medicina, como el que se le da al ácido clavulánico, actúa contra infecciones, muchas veces utilizados en enfermedades de transmisión sexual, mira a detalle: https://www.todoellas.com/hogar/acido-clavulanico/
El uso del ácido sulfúrico es muy importante para destapar cañerías y la descomposición de diferentes materiales. El consumo de ácidos grasos nos puede ayudar a prevenir problemas cardiovasculares y reforzar el sistema inmune.
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