Uno de los compuestos químicos que se usan con mayor frecuencia en la actualidad y que se ha estudiado a profundidad es el ácido sulfúrico. Este ácido se encuentra presente en gran parte de la industria pues cuenta con diversidad de aplicaciones.
Para la época actual, este producto químico destaca por ser uno de los más producidos a nivel global. De hecho, la producción que se realiza es fundamental para que la actividad industrial de cualquier país se pueda medir.
Tabla de contenidos
¿Qué es el ácido sulfúrico?
Se conoce como ácido sulfúrico (H2SO4) a una combinación química de un átomo de azufre ligado a 4 oxigenos. 2 de ellos mediante un doble enlace y los demás con un enlace simple. Este compuesto químico posee propiedades de corrosión elevadas y es producido en grandes proporciones ya que cuenta con mucha utilidad en el ámbito industrial.
Este tipo de ácido fue encontrado en la era de la edad media musulmana. Fue entonces cuando los alquimistas lo pudieron elaborar a partir del tratamiento de cristales de sales sulfatadas.
Para la época se le llamó al ácido sulfúrico popularmente como “espíritu de vitriolo”. La razón de esto se debe a que la principal fuente de obtención de este producto químico era el vitriolo (cristal).
De acuerdo con esta utilidad, se determinaba que el vitriolo era el compuesto químico de mayor relevancia para el mundo. En tal sentido, podía usarse como piedra filosofal. La piedra filosofal, era considerada capaz de transformar cualquier tipo de metal en plata o en oro.
Un poco de historia
El ácido sulfúrico se obtuvo como tal por primera vez a nivel mundial, en el siglo XVII. El proceso se logró a partir de la quema de azufre combinado con nitrato de potasio. Dicha hazaña estuvo a cargo del alemán Johann Glauber.
Sin embargo, no fue sino hasta el siglo XVIII que su elaboración fue realmente aceptada. Este hecho sucedió en Inglaterra gracias a la aplicación de un proceso conocido como “cámaras de plomo”.
Este procedimiento se basaba en lavar el dióxido de azufre en estado gaseoso a su máximo nivel temperatura en distintas combinaciones nitrogenadas. Posteriormente, se procedía con la disolución en un baño ácido con la finalidad de crear ácido de Glover.
Este ácido obtenido era sometido a una cámara de plomo en la cual se lavaba nuevamente. En este caso, para lavar el ácido, se usaba exclusivamente agua.
Después de este paso, debía hervirse y condensarse en las paredes de la cámara. Es importante destacar que el ácido sulfúrico obtenido mediante este método constaba de un nivel de concentración realmente bajo en comparación con la aplicación de diversos métodos en la actualidad.
Propiedades del ácido sulfúrico
La fórmula química que se emplea para escribir el ácido sulfúrico es H2SO4.
Esta expresión en palabras más simples quiere decir que dos corpúsculos de hidrógeno están combinados con cuatro átomos de oxígeno y uno de azufre. Por ello, se puede decir también que el ácido sulfúrico es ácido tetraoxosulfúrico de hidrógeno.
Comúnmente, este tipo de ácido se suele presentar en estado líquido. Con frecuencia se trata de una sustancia viscosa y aceitosa cuya coloración varía desde tonos amarillos hasta transparentes. Esto último, depende en gran medida del nivel de concentración de dicho producto químico.
Con relación al olor, es importante destacar que se trata de un aroma bastante característico que, por lo general, no es habitual en otro tipo de compuestos.
Como es propio de los ácidos originados con base de azufre, el olor en este caso, es a huevos podridos. Este olor se relaciona también con la erupción volcánica.
Además, el ácido sulfúrico se puede diluir en el agua sin ningún tipo de problema y tiene la capacidad de causar efectos de deshidratación. Este último punto, es el motivo por el cual tiene aplicación en el secado de líquidos y gases.
Por otra parte, destaca por ser un agente de oxidación de gran potencia. Del mismo modo, al encontrarse expuesto a temperaturas elevadas es capaz de reaccionar en combinación con diversos tipos de metales.
Adicionalmente a todos estos aspectos propios del ácido sulfúrico, cuenta con algunas otras propiedades que se mencionan a continuación:
Propiedades físicas
El ácido sulfúrico se distingue por tratarse de un líquido incoloro con consistencia sebosa. Su olor se modifica de acuerdo con los niveles de concentración en los cuales se encuentre.
El punto en el cual fusiona es de 10º C. Por su parte, puede lograr el punto de ebullición al estar expuesto a temperaturas iguales o mayores de 337º C.
El nivel de densidad del ácido sulfúrico es de 1,84 g/cm3. Es perfectamente soluble en el agua y es capaz de generar la cantidad de calor suficiente para causar deshidratación.
Se trata de un ácido que tiene la cualidad de conducir electricidad con gran facilidad.
Propiedades químicas
Tiene capacidad de reacción ante metales convencionales. Un ejemplo claro de esto es el aluminio. Por medio de este proceso, se puede crear el bisulfato o sulfato. Asimismo, puede liberar hidrógeno.
Cuando se encuentra concentrado en niveles elevados de temperatura, puede tener reacciones ante azufre, carbono y fósforo. Adicionalmente, en esta modalidad puede presentar reacción a los conocidos metales preciosos.
Otro aspecto a destacar es que el ácido sulfúrico tiene la cualidad de poder descomponer las sales que han sido creadas a partir de otros ácidos.
¿Cómo se encuentra estructurado el ácido sulfúrico?
La molécula conocida como ácido sulfúrico posee una distribución en forma de pirámide. La zona central se encuentra ocupada por el azufre. Asimismo, en este punto se enlazan los cuatro corpúsculos de oxígeno unidos al azufre. Esto permite la formación de cuatro vértices.
Dos de los corpúsculos atómicos de oxígeno se unen con el azufre por medio de uniones dobles. Por su parte, los otros dos, se enlazan con uniones simples. En dos de estos enlaces se posicionan también, los dos corpúsculos de hidrógeno.
¿Cómo se puede obtener el ácido sulfúrico?
Por lo general, el proceso de obtención de este tipo de ácido se puede llevar a cabo por medio de dos métodos:
Método de contacto
En primera instancia, se procede con la obtención de dióxido de azufre. Para ello, se lleva a cabo un proceso de combustión de oxígeno con el azufre. También, es posible realizarlo al tostar algunos minerales como la pirita, por ejemplo.
Después de esto, se realiza la oxidación del dióxido de azufre obtenido para dar lugar al trióxido de azufre.
Posteriormente, se somete a métodos de congelación el trióxido de azufre y es pasado a través de una torre de filtración. En este punto, se genera la reacción con una porción de ácido sulfúrico de alta concentración. Luego de esta etapa, se obtiene ácido pirosulfúrico.
Este ácido se descompone en agua reaccionando a ella. Es entonces cuando se obtiene el doble de la concentración necesaria de ácido sulfúrico.
Es importante mencionar que no es recomendable disolver en trióxido de azufre en el agua de manera directa.
La razón se debe a que dicho proceso puede ocasionar una respuesta exotérmica agresiva. En este escenario, todo el compuesto se volatiliza mucho antes de que pueda generarse el ácido sulfúrico deseado.
Método de cámara de plomo
El ácido sulfúrico que se emplea para la elaboración de productos usados en fertilización pasa por este método.
Este método consiste en hacer pasar el dióxido de azufre por medio de un reactor químico que se encuentra a altas temperaturas. Todo esto, con el objetivo de que sea lavado usando una mezcla diluida de dióxido de nitrógeno y monóxido de nitrógeno en ácido sulfúrico.
En esta fase del proceso, una porción del dióxido de azufre incorporado en la cámara, inicia con la oxidación y se convierte en trióxido de azufre. Luego, esta conversión es lavada para crear el ácido de Glover.
Finalmente, es trasladado a una cámara de plomo en la cual se le aplica un tratamiento con agua. El producto que se condensa en las caras internas de la cámara, es lo que se conoce como ácido sulfúrico.
¿Qué utilidad tiene el ácido sulfúrico?
La utilidad de este tipo de ácido, se asocia en la mayoría de los casos con la industria petroquímica y química. Por medio del ácido sulfúrico es posible obtener bases y otros tipos de ácidos.
Su prioridad de uso actual, se encuentra en la industria de elaboración de productos que se aplican como fertilizantes. Asimismo, tiene aplicaciones en el ámbito petrolero y es de gran utilidad para el tratamiento de acero.
Por otra parte, el ácido sulfúrico se emplea también para la elaboración de detergentes, explosivos y plásticos.
Otra utilidad importante relacionada con el uso de este tipo de ácido en particular, es la relevancia que tiene en la industria de papelería y maderas. En el ámbito textil, juega también un papel importante en la fabricación de baterías.
En algunos países del mundo, la adquisición de este ácido, se encuentra regulada. Es decir, se puede obtener de forma exclusiva bajo supervisión. Esto, pues se trata de uno de los productos químicos que se usa con mayor frecuencia en la elaboración de cocaína.
¿El ácido sulfúrico es tóxico?
Si bien es cierto que este ácido tiene muchas aplicaciones en la actualidad, es importante mencionar que se trata de un material altamente tóxico. Es un potente irritante que tiene altas capacidades corrosivas cuando está a niveles de concentración elevados.
De hecho, a pesar de encontrarse en bajos niveles de concentración, la exposición frecuente al ácido sulfúrico puede causar afectaciones como la dermatitis y en el peor de los casos, cáncer.
No existe ningún nivel seguro cuando se trata de la inhalación de este producto químico. Esto aplica de la igual manera en el caso de ingesta o contacto directo. A continuación, se desarrollan un poco más los riesgos a tener en cuenta con relación a este producto químico:
Riesgo para la salud
Como se destaca con antelación, este material se caracteriza por ser altamente corrosivo. De igual manera, tiene propiedades deshidratantes y oxidantes. En tal sentido, mantener contacto directo puede causar daños importantes en tejidos de cuerpos.
Una pequeña cantidad de ácido sulfúrico que pueda entrar en contacto directo con la piel, es capaz de generar quemaduras de gravedad. El contacto con otras partes del cuerpo como los ojos, puede ocasionar la ceguera permite.
Con respecto a la inhalación del gas que se produce por medio de las reacciones de dicho ácido, es importante mencionar que puede causar problemas respiratorios y una sensación de ardor.
Puede ser explosivo
Este tipo de ácido por sí mismo no tiene la capacidad de generar una explosión u ocasionar un incendio. No obstante, hay que tener en consideración que, al combinarse con otros materiales, inclusive agua, puede convertirse en un potente combustible.
Es por ello, que una de las precauciones más relevantes que se toman en cuenta al manipular el ácido sulfúrico es que siempre debe incorporarse en ácido al agua, nunca del modo contrario.
Esto se debe a que, al disolver el ácido en agua, se libera gran cantidad de calor. Por ello, si se procede en forma opuesta, se puede generar una reacción inversa que podría terminar en un incendio o una explosión.
Teniendo en consideración este punto, es necesario destacar que, si la piel entra en contacto con este tipo de ácido, no se debe aplicar agua de forma inmediata, esto es habitual en el tratamiento de la mayoría de los ácidos.
El primer paso, es contrarrestar la corrosión con jabón o agua de cal. Posteriormente, ya es seguro retirar de la piel la sustancia aplicando agua. Adicionalmente, es fundamental retirar todo tipo de joyas, metal o ropa que haya estado en contacto directo.
Este paso es fundamental pues mientras se encuentre presente el agente químico, puede seguir produciendo daños en cualquier tejido que se exponga.
¿El ácido sulfúrico contamina?
Este tipo no se puede obtener por medio de la naturaleza de forma habitual. En tal sentido, de poder conseguir una pequeña porción de ácido sulfúrico de forma natural, los niveles de concentración no serían los necesarios para su aplicación.
El ácido sulfúrico se considera contaminante tanto para la vida humana como animal. El peligro de contaminación es mucho mayor cuando se tiene en cuenta la posibilidad de explosión ante una reacción con el agua.
Los derrames que pueden ocurrir de este tipo de producto, se tratan con bases potentes como el bicarbonato, por ejemplo.
Para poder contener la expansión, se suele usar cemento o cualquier otro material que pueda resistir lo suficiente. Bajo ningún concepto se debe pretender disolver este tipo de ácido empleando agua. Por otra parte, no se recomienda desechar en alcantarillas o tuberías.
¿Dónde se almacena el ácido sulfúrico?
Por tratarse de un material altamente corrosivo, es importante saber a exactitud dónde se puede almacenar para evitar accidentes.
Los contenedores en los cuales se coloque este tipo de producto químico, se deben seleccionar cuidadosamente. El vidrio, por lo general, es usado en todo tipo de concentración.
En la mayoría de los casos, lo más recomendable es el manejo de este tipo de ácido en sistemas cerrados como los tanques, por ejemplo. Sin embargo, existen tres tipos de materiales que se pueden usar para el almacenamiento del ácido sulfúrico:
Acero
El acero inoxidable se trata de un tipo de material que cuenta con propiedades flexibles. Asimismo, se destaca por ser muy resistente y su utilización no es compleja.
La mayoría de los contenedores de acero soportan el almacenamiento de ácido sulfúrico hasta en un 98%.
Si se desea usar este tipo de material para almacenar ácido con otro nivel de concentración, es necesario proteger el contenedor con algún tipo de revestimiento. En este caso, el material ideal es el polietileno que aporta mucha más resistencia.
Los contenedores elaborados en acero inoxidable son aptos antes condiciones de resistencia extrema. Esto, pues son capaces de hacer frente a cambios de temperatura y al mismo tiempo mantener sustancias corrosivas.
Plástico fortalecido con fibra de vidrio
Este tipo de material es muy ligero. Por otro lado, puede resistir diversos tipos de sustancias sin problema y es muy fácil de moldear. Los contenedores que emplean este material disponen de una cantidad importante de recubrimientos a nivel interno.
Además, cuentan con una capa elaborada a base de resina y fibra de vidrio desintegrada. Este material es perfecto en la industria química.
Polietileno
El polietileno se destaca de otros materiales por ser altamente resistente a los ácidos. De igual modo, es un material que cuenta con gran elasticidad. Los contenedores elaborados con polietileno, pueden ser reforzados o lineales.
La lluvia ácida y el ácido sulfúrico
La definición de lluvia ácida encierra cualquier tipo de precipitación que contenga una cantidad importante de ácido nítrico y sulfúrico.
Este fenómeno ocasionado por la contaminación no solo se presenta de forma líquida por medio de la lluvia. Es decir, es posible observar lluvia ácida en modo de nieve, niebla y restos secos que caen sobre la Tierra.
La capa de vegetación descompuesta y los volcanes mientras erupcionan, pueden emitir ciertos gases capaces de causar la lluvia ácida. Sin embargo, la mayor parte de la responsabilidad de la existencia de este evento, se encuentra en la emisión de gases por parte de la industria.
La lluvia ácida sucede gracias a la quema recurrente de combustibles fósiles que proceden de las plantas de carbón que generan electricidad.
Consecuencias de la lluvia ácida
La lluvia ácida presenta una gran cantidad de consecuencias nocivas. Algunas de las consecuencias más importantes son:
Daños en el agua
El efecto más relevante que puede tener este fenómeno lo perciben los arroyos, ríos y mares. La lluvia ácida tiene la capacidad de elevar los niveles de acidez en el agua.
Este hecho favorece a la absorción de minerales como el aluminio. Una vez que esto ocurre, se transfiere desde la tierra hasta ríos y lagos. Esta letal combinación atenta contra una gran cantidad de especies acuáticas como peces y cangrejos.
Un ejemplo claro de las consecuencias que puede causar la lluvia ácida, se encuentra en la problemática que vive el Mar Menor, en Europa.
¿Cómo afecta a la vegetación?
Si bien es cierto que el problema mayor de la lluvia de ácido sulfúrico, se refleja en el agua, también los bosques y zonas selváticas pueden tener consecuencias.
Este tipo de lluvia absorbe los nutrientes necesarios que requiere el suelo. Asimismo, genera la emisión de aluminio. Este hecho imposibilita la absorción de agua de los árboles. De igual manera, pueden presentar daños severos las hojas y coníferas de los árboles.
Las plantas, por su parte, sufren abrasión de las hojas de color verde. Con este hecho, las hojas se dañan por completo lo que permite la proliferación de bacterias e insectos.
Presencia de ácido sulfúrico en Venus
Después de diversas investigaciones, un equipo de científicos ha podido constatar que la capa que se encuentra en la atmósfera de Venus conformada por dióxido de azufre, tiene su origen en la creación de gotas de ácido sulfúrico.
Este hecho relevante es de gran utilidad. La comunidad científica asegura que puede usarse esta información con el objetivo de poder hacer frente al inminente cambio climático que enfrenta la Tierra actualmente.
El planeta Venus, se destaca por estar totalmente cubierto de una capa de ácido sulfúrico que impide observar su superficie. Las nubes se crean entre los 50 y 70 kilómetros de altura.
Una vez que el dióxido de azufre que emana de la actividad volcánica de dicho planeta se mezcla con vapor de agua, forman gotas de ácido sulfúrico.
Conclusión
El ácido sulfúrico es un material compuesto que se destaca por ser altamente corrosivo. Tiene la cualidad de ser relevante en el uso industrial químico. Además, juega un papel importante en otras áreas como la maderería, fabricación de fertilizantes y baterías.
Por otra parte, se trata de un ácido altamente tóxico que afecta tanto la vida humana como animal y la vegetación por medio de la lluvia ácida.
Referencias:
www.caracteristicas.co/acido-sulfurico/
https://www.zschimmer-schwarz.es/noticias/que-es-el-acido-sulfurico-propiedades-beneficios-y-precauciones/
https://www.agenciasinc.es/Noticias/Encuentran-una-explicacion-para-la-capa-de-dioxido-de-azufre-de-Venus
https://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/lluvia-acida
Opciones para el almacenamiento de ácido sulfúrico
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