Acido solforico: proprietà e processi di produzione industriale
L’acido solforico è una delle sostanze maggiormente utilizzate nelle industrie chimiche tanto che il suo consumo è un indice delle attività chimiche di una nazione. Secondo la nomenclatura I.U.P.A.C. il suo nome è acido tetrossosolforico (VI) ma, come per l’acido nitrico, la stessa I.U.P.A.C. consente l’uso del nome comune con il quale è universalmente noto. L’acido solforico è noto fin dal XII secolo, conosciuto come spirito di vetriolo.
Ha formula H2SO4 e peso molecolare pari a 98.08 u.m.a. E’ un liquido inodore,incolore con densità 1.8391 g/cm3 a 15 °C e punto di fusione 10.37 °C. Riscaldato rapidamente bolle a 338 °C, ma poi decomponendosi libera SO3.
Si dissocia secondo le reazioni:
H2SO4 → HSO4– + H+ e tale ionizzazione è completa
La seconda dissociazione è:
HSO4– ⇌ SO42- + H+
Tale equilibrio ha una costante di dissociazione K = 0.010 a 25 °C.
Proprietà
L’acido solforico concentrato e soprattutto a caldo ossida metalli e non metalli ( Ag, Cu, Hg, P, S, C ) . Diluito e freddo attacca i metalli elettropositivi (Zn, Mg, Fe) con sviluppo di H2.
Energico disidratante e carbonizza rapidamente a caldo, lentamente a freddo molte sostanze organiche. L’acido solforico scioglie notevoli quantità di anidride solforica formando il cosiddetto oleum che viene classificato sulla base della percentuale di anidride libera. Oleum al 20% significa che su 100 parti in peso vi sono 20 parti di SO3 libera e 80 parti di H2SO4.
I processi di produzione industriale sono quello delle camere a piombo e il contatto catalitico. La prima fase delle operazioni industriali per la sua produzione consiste nel preparare SO3 ed è comune ai due processi:
Preparazione dell’SO3
Come materie prime si impiegano essenzialmente zolfo e pirite. Nel caso dello zolfo la combustione si fa avvenire in forni rotanti o in forni a camera di combustione costituiti da un cilindro di acciaio orizzontale o verticale rivestito da refrattari diviso in due metà.
La metà superiore è riempita di mattoni refrattari disposti a scacchiera e funziona da camera di combustione mentre la metà inferiore funge da mescolatore e assicura l’omogeneità del gas in uscita. Lo zolfo, previamente fuso, viene pompato nella camera di combustione alla temperatura di 135-140 °C e si formano gas solforosi.
