¿Qué es el ácido sulfúrico fumante?
El ácido sulfúrico fumante, más comúnmente llamado oleum, se produce disolviendo el trióxido de azufre (SO 3 ) en ácido sulfúrico concentrado (H 2 SO 4 ). Esto da como resultado una mezcla de compuestos que incluyen ácido sulfúrico, ácido disulfúrico (H2S2O7) y trióxido de azufre libre. Al ser volátil, el trióxido de azufre hace que el ácido se evapore ya que absorbe la humedad del aire, creando una nube de pequeñas gotas de ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico fumante se produce mediante el proceso industrial normal utilizado para producir ácido sulfúrico, y la mayor parte se convierte en este químico. Sin embargo, una proporción relativamente pequeña se retiene como oleum y se usa en la fabricación de explosivos, drogas y colorantes.
El proceso industrial utilizado para fabricar ácido sulfúrico comienza oxidando dióxido de azufre (SO 2 ) para producir trióxido de azufre; Esta sustancia podría reaccionar con agua (H2O) para producir ácido sulfúrico. Sin embargo, esta reacción es demasiado violenta para ser fácilmente controlada, por lo que el trióxido de azufre se disuelve en el ácido sulfúrico concentrado existente para formar ácido sulfúrico fumante oleico. La mayor parte de esto se convierte en ácido sulfúrico agregándolo cuidadosamente al volumen apropiado de agua. Mientras el oleum se agregue al agua, en lugar de lo contrario, la reacción, aunque exotérmica, es controlable. El oleum restante puede ser utilizado para otros usos industriales.
Oleum está disponible en diferentes grados, dependiendo de la cantidad de trióxido de azufre disuelto. Los contenedores indicarán el grado indicando la proporción de trióxido de azufre libre, por ejemplo, 20%, 30% o 65%. Oleum es normalmente un líquido aceitoso y humeante, pero algunas formas son sólidas a temperatura ambiente.
El trióxido de azufre reacciona con el ácido sulfúrico para producir ácido disulfúrico, también llamado ácido pirosulfúrico: SO 3 + H 2 SO 4 → H 2 S 2 O 7 . El ácido disulfúrico puro es sólido a temperatura ambiente, pero rara vez se usa industrialmente o en el laboratorio. En oleum, existe junto con ácido sulfúrico, trióxido de azufre libre y posiblemente algunas moléculas más complejas.
El ácido sulfúrico fumante es un agente deshidratante aún más poderoso que el ácido sulfúrico. Reacciona muy violentamente con agua, liberando una gran cantidad de calor y spray ácido, a menos que se agregue lentamente al agua. Al igual que el ácido sulfúrico, elimina el agua de los carbohidratos, dejando carbono, de modo que produce papel, madera y muchos otros materiales orgánicos. Esta reacción libera tanto calor que puede causar combustión.
Una aplicación importante del ácido sulfúrico humeante es en las reacciones de nitración. Se mezcla con ácido nítrico para producir iones nitronio (NO 2 + ) que agregan grupos nitro (NO 2 ) a los compuestos orgánicos. Para muchas de estas reacciones es esencial que no haya agua presente. Esto generalmente se logra mediante la mezcla comercial de ácido nítrico (68.5%) con ácido sulfúrico humeante para que este último absorba toda el agua. Las reacciones de nitración son importantes en la producción de explosivos y colorantes.
Oleum también se utiliza como agente sulfonante en química orgánica. Esto significa que puede agregar un grupo de ácido sulfónico (SO 3 H) a un compuesto orgánico. Los compuestos sulfonados incluyen medicamentos importantes como sulfonamidas, así como detergentes y colorantes.
Debido a sus propiedades deshidratantes, la reacción violenta con el agua y la volatilidad, el ácido sulfúrico fumante es un químico muy peligroso para trabajar. Causa quemaduras graves en contacto con la piel y la inhalación de los humos puede causar daños graves al sistema respiratorio. En los laboratorios, los experimentos con ácido sulfúrico humeante se llevan a cabo normalmente dentro de una campana extractora.