Ácido sulfúrico: reacciones, ionización y precauciones
Químico multifacético
¿Has conocido a alguien que pareciera ser bueno en muchas cosas diferentes? Quizás podrían jugar bien al fútbol, al béisbol y al baloncesto. Algunas personas pueden tocar muchos instrumentos diferentes o hablar varios idiomas. Esta es una analogía de la utilidad del ácido sulfúrico. Se utiliza en la producción de cientos de compuestos diferentes en una amplia gama de industrias.
Aprendamos cómo el ácido sulfúrico , que tiene la fórmula química de H 2 SO 4 , ioniza, actúa como agente oxidante y agente deshidratante. También discutiremos las precauciones que debemos tomar al trabajar con él, ¡ya que es muy corrosivo!
Ionización y liberación de energía
Imagínese a un niño pequeño sosteniendo una barra de chocolate. ¿Cuál crees que sería su reacción si les quitaras la barra de chocolate? Es bastante seguro decir que estarían bastante molestos.
Sin embargo, ¿qué pasa con la situación opuesta? ¡Le das una barra de chocolate a un niño y probablemente se emocionará! Ésta es una analogía de lo que sucede en el proceso de ionización. El niño es un ácido y la barra de chocolate es un protón.
Cuando se toma un protón de un ácido, se vuelve negativo en el sentido de su carga eléctrica. La ionización es el proceso mediante el cual los átomos neutros se convierten en partículas cargadas o iones.
Cuando se agrega ácido sulfúrico al agua, el proceso de disociación (descomposición en iones) comienza inmediatamente. Ocurre en dos pasos.
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Queda un átomo de hidrógeno (protón) en HSO 4 – , por lo que se divide a continuación.
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Estos iones de hidrógeno se unen a las moléculas de agua para formar H 3 O + , también conocidos como iones de hidronio.
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Esta disposición es más estable que la disposición de los átomos de hidrógeno en el ácido. Siempre que se hace una disposición más estable, se libera energía. En este caso, se libera en forma de calor, por lo que se trata de una reacción exotérmica . Piense en ‘ex’ como en ‘salir’. Esto es esencialmente cuando sale calor del sistema. Y, lo que es más importante, esta es la razón por la que las reacciones del ácido y el agua se calientan. Esto nos lleva directamente al manejo seguro del ácido sulfúrico.
Precauciones con el ácido sulfúrico
El ácido sulfúrico es corrosivo y puede provocar quemaduras químicas graves. Cuando se usa ácido sulfúrico concentrado, se debe usar un respirador, junto con guantes largos de goma, zapatos resistentes a químicos, un delantal y gafas de seguridad.
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Es importante trabajar en un laboratorio que tenga una estación de lavado de ojos y una ducha química. Si trabaja solo (lo cual no es una buena idea), debe decirle a alguien dónde está y qué está haciendo. De esta manera, alguien puede controlarlo periódicamente.
Al diluir ácido, es muy importante agregar el ácido lentamente al agua. ¡Nunca agregue agua al ácido! Hay un viejo refrán que podría ayudarte a recordar esta regla, “haz lo que debes, agrega ácido al ‘wattah'”. Si agrega agua al ácido, la liberación instantánea de calor puede hervir el agua y hacer que el ácido salpique. El vaso de precipitados también podría romperse, ¡lo cual es un verdadero desastre!
Otras reglas básicas para trabajar en un laboratorio químico son
- no comer ni beber en el laboratorio y
- lavarse bien las manos cuando haya terminado.
Veamos ahora dos procesos químicos relacionados con el ácido sulfúrico con los que podrías experimentar en un laboratorio.
Agente oxidante y deshidratante
La oxidación es el proceso en el que se eliminan electrones de un átomo o molécula. Piense en el acrónimo “ACEITE”: “la oxidación es pérdida”. El ácido sulfúrico concentrado actúa como un agente oxidante cuando reacciona con el cobre porque hace que el cobre pierda electrones.
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El cobre ha perdido electrones (oxidado) debido al ácido sulfúrico que actúa como agente oxidante.
Como hemos visto, el ácido sulfúrico ama el agua porque los átomos de hidrógeno que contiene pueden formar enlaces más estables con las moléculas de agua. Por eso es un poderoso agente deshidratante , lo que significa que extrae agua de los compuestos.
Mezclando ácido sulfúrico con azúcar (C 12 H 22 O 11 ), obtendrás carbono elemental y una mezcla de agua y ácido.
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El ácido sulfúrico también se usa para deshidratar etanol y producir eteno, C 2 H 4 , que es un químico muy importante que se requiere para producir plásticos, anticongelantes y solventes.
Resumen de la lección
Muy bien, tomemos un momento para revisar la información importante que hemos aprendido en esta lección sobre el ácido sulfúrico. Primero aprendimos que el ácido sulfúrico tiene la fórmula química H 2 SO 4 y tiene muchos usos en procesos industriales.
Cuando se agrega ácido sulfúrico al agua, se ioniza , lo que significa que se divide en partículas cargadas. El ácido sulfúrico se disocia en dos pasos:
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En ambos casos, los iones de hidrógeno (protones), H + , se separan y se unen a las moléculas de agua formando iones de hidronio, H 3 O +1 . La disposición del hidrógeno en el hidronio es más estable que en el enlace con el ion sulfato, por lo que la energía se libera en forma de calor, lo que la convierte en una reacción exotérmica .
Debido al alto calor generado en la disociación del ácido sulfúrico, es importante agregar ácido al agua lentamente en lugar de agua al ácido. Para evitar daños corporales en caso de exposición accidental al ácido sulfúrico, se debe usar equipo de seguridad, y cualquier trabajo realizado con ácido sulfúrico debe realizarse en un laboratorio que tenga estaciones de lavado de ojos y duchas químicas. También es importante que alguien sepa lo que está haciendo y dónde, si trabaja solo.
Los agentes oxidantes hacen que los electrones se eliminen de otros átomos o compuestos. El ácido sulfúrico concentrado actúa como un agente oxidante cuando se le agrega cobre. El cobre perderá dos electrones para convertirse en Cu +2 .
El ácido sulfúrico también actúa como un agente deshidratante , lo que significa que extrae agua de los compuestos. Cuando se agrega al azúcar, se produce agua y carbono. Parte de esa agua es absorbida por el ácido y parte se evapora debido al calor generado.
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