Nom IUPAC : Acide sulfurique
Numéro CAS : 7664-93-9
Numéro CE : 231-639-5
Formule chimique : H2SO4
Masse molaire : 98,079 g
L'acide sulfurique (orthographe américaine et nom IUPAC préféré) ou acide sulfurique (orthographe du Commonwealth), connu dans l'Antiquité sous le nom d'huile de vitriol, est un acide minéral composé des éléments soufre, oxygène et hydrogène, de formule moléculaire H2SO4.
L'acide sulfurique est un liquide incolore, inodore et visqueux miscible à l'eau.
L'acide sulfurique pur n'existe pas naturellement sur Terre en raison de sa forte affinité avec la vapeur d'eau ; pour cette raison, il est hygroscopique et absorbe facilement la vapeur d'eau de l'air.
L'acide sulfurique concentré est très corrosif pour les autres matériaux, des roches aux métaux, car il s'agit d'un oxydant aux propriétés déshydratantes puissantes.
Le pentoxyde de phosphore est une exception notable en ce qu'il n'est pas déshydraté par l'acide sulfurique, mais au contraire déshydrate l'acide sulfurique en trioxyde de soufre.
Lors de l'ajout d'acide sulfurique à l'eau, une quantité considérable de chaleur est dégagée ; ainsi, la procédure inverse consistant à ajouter de l'eau à l'acide ne doit pas être effectuée car la chaleur dégagée peut faire bouillir la solution, pulvérisant des gouttelettes d'acide chaud pendant le processus.
Au contact des tissus corporels, l'acide sulfurique peut provoquer de graves brûlures chimiques acides et même des brûlures thermiques secondaires dues à la déshydratation.
L'acide sulfurique dilué est nettement moins dangereux sans les propriétés oxydantes et déshydratantes; cependant, il doit toujours être manipulé avec soin pour son acidité.
L'acide sulfurique est un produit chimique de base très important, et la production d'acide sulfurique d'un pays est un bon indicateur de sa puissance industrielle.
L'acide sulfurique est largement produit avec différentes méthodes, telles que le processus de contact, le processus d'acide sulfurique humide, le processus de chambre de plomb et certaines autres méthodes.
L'acide sulfurique est également une substance clé dans l'industrie chimique. L'acide sulfurique est le plus couramment utilisé dans la fabrication d'engrais, mais est également important dans le traitement des minéraux, le raffinage du pétrole, le traitement des eaux usées et la synthèse chimique.
L'acide sulfurique a une large gamme d'applications finales, notamment dans les déboucheurs acides domestiques, comme électrolyte dans les batteries au plomb, dans la déshydratation d'un composé et dans divers agents de nettoyage. L'acide sulfurique peut être obtenu en dissolvant du trioxyde de soufre dans de l'eau.
Qualités d'acide sulfurique
Bien que des solutions d'acide sulfurique à près de 100 % puissent être préparées, la perte subséquente de SO3 au point d'ébullition porte la concentration à 98,3 % d'acide.
Le grade à 98,3% est plus stable au stockage et est la forme habituelle de ce que l'on appelle «l'acide sulfurique concentré».
D'autres concentrations sont utilisées à des fins différentes.
Certaines concentrations courantes sont :
"L'acide de chambre" et "l'acide de tour" étaient les deux concentrations d'acide sulfurique produites par le procédé de la chambre de plomb, l'acide de chambre étant l'acide produit dans la chambre de plomb elle-même (<70 % pour éviter la contamination par l'acide nitrosylsulfurique) et l'acide de la tour étant le acide récupéré au fond de la tour Glover.
Ils sont désormais obsolètes en tant que concentrations commerciales d'acide sulfurique, bien qu'ils puissent être préparés en laboratoire à partir d'acide sulfurique concentré si nécessaire.
En particulier, l'acide sulfurique « 10 M » (l'équivalent moderne de l'acide de chambre, utilisé dans de nombreux titrages), est préparé en ajoutant lentement de l'acide sulfurique à 98 % à un volume d'eau égal, sous bonne agitation : la température du mélange peut monter à 80 °C (176 °F) ou plus.
Acide sulfurique pur
L'acide sulfurique pur est un liquide huileux incolore et a une pression de vapeur <0,001 mmHg à 25 °C et 1 mmHg à 145,8 °C, et l'acide sulfurique à 98 % a une pression de vapeur <1 mmHg à 40 °C.
À l'état solide, l'acide sulfurique est un solide moléculaire qui forme des cristaux monocliniques avec des paramètres de réseau presque trigonaux.
La structure est constituée de couches parallèles au plan (010), dans lesquelles chaque molécule est reliée par des liaisons hydrogène à deux autres.
Les hydrates H2SO4·nH2O sont connus pour n = 1, 2, 3, 4, 6,5 et 8, bien que la plupart des hydrates intermédiaires soient stables contre la dismutation.
Polarité et conductivité
Le H2SO4 anhydre est un liquide très polaire, ayant une constante diélectrique d'environ 100. L'acide sulfurique a une conductivité électrique élevée, causée par la dissociation par protonation elle-même, un processus connu sous le nom d'autoprotolyse.
La constante d'équilibre pour l'autoprotolyse est
Kap ([H3SO4]+[HSO4]−) (25 °C) = 2,7×10−4
La constante d'équilibre comparable pour l'eau, Kw est de 10−14, un facteur de 1010 (10 milliards) plus petit.
Malgré la viscosité de l'acide, les conductivités effectives de H3SO4 et HSO4
les ions sont élevés en raison d'un mécanisme intramoléculaire de commutation de protons (analogue au mécanisme de Grotthuss dans l'eau), faisant de l'acide sulfurique un bon conducteur d'électricité. L'acide sulfurique est également un excellent solvant pour de nombreuses réactions.
Propriétés chimiques
Réaction avec l'eau et propriété déshydratante
Des gouttes d'acide sulfurique concentré décomposent rapidement un morceau de serviette en coton par déshydratation.
Une expérience qui démontre les propriétés de déshydratation de l'acide sulfurique concentré.
Lorsque l'acide sulfurique concentré entre en contact avec le saccharose, une carbonification lente du saccharose a lieu.
La réaction s'accompagne d'un dégagement de produits gazeux qui contribuent à la formation du pilier carboné mousseux qui s'élève au-dessus du bécher.
Étant donné que la réaction d'hydratation de l'acide sulfurique est hautement exothermique, la dilution doit toujours être effectuée en ajoutant l'acide à l'eau plutôt que l'eau à l'acide.
Parce que la réaction est dans un équilibre qui favorise la protonation rapide de l'eau, l'ajout d'acide à l'eau garantit que l'acide est le réactif limitant.
HSO4 est l'anion bisulfate et SO4 est l'anion sulfate.
Ka1 et Ka2 sont les constantes de dissociation acide.
Parce que l'hydratation de l'acide sulfurique est thermodynamiquement favorable, son affinité pour l'eau est assez forte ; par conséquent, l'acide sulfurique est un excellent agent déshydratant.
L'acide sulfurique concentré a une propriété déshydratante très puissante, éliminant l'eau (H2O) d'autres composés chimiques, y compris le sucre et d'autres glucides, et produisant du carbone, de la chaleur et de la vapeur.
En laboratoire, cela est souvent démontré en mélangeant du sucre de table (saccharose) dans de l'acide sulfurique.
Le sucre passe du blanc au brun foncé puis au noir à mesure que le carbone se forme.
Une colonne rigide de carbone noir et poreux émergera également.
Le charbon sentira fortement le caramel en raison de la chaleur dégagée.
De même, le mélange d'amidon dans de l'acide sulfurique concentré donnera du carbone élémentaire et de l'eau absorbés par l'acide sulfurique (qui se dilue légèrement).
L'effet de ceci peut être vu lorsque de l'acide sulfurique concentré est renversé sur du papier, qui est composé de cellulose; la cellulose réagit pour donner un aspect brûlé, le carbone apparaît comme de la suie dans un incendie.
Bien que moins dramatique, l'action de l'acide sur le coton, même sous forme diluée, détruira le tissu.
Occurrence
Rio Tinto avec son eau très acide
L'acide sulfurique pur n'est pas rencontré naturellement sur Terre sous forme anhydre, en raison de sa grande affinité pour l'eau.
L'acide sulfurique dilué est un constituant des pluies acides, qui se forme par oxydation atmosphérique du dioxyde de soufre en présence d'eau, c'est-à-dire l'oxydation de l'acide sulfureux.
Lorsque des combustibles contenant du soufre tels que le charbon ou le pétrole sont brûlés, le dioxyde de soufre est le principal sous-produit (en plus des principaux produits que sont les oxydes de carbone et l'eau).
L'acide sulfurique est formé naturellement par l'oxydation de minéraux sulfurés, tels que le sulfure de fer.
L'eau qui en résulte peut être très acide et est appelée drainage minier acide (DMA) ou drainage rocheux acide (DRA).
Cette eau acide est capable de dissoudre les métaux présents dans les minerais sulfurés, ce qui donne des solutions toxiques aux couleurs vives.
Fabrication
L'acide sulfurique est produit à partir de soufre, d'oxygène et d'eau via le procédé de contact conventionnel (DCDA) ou le procédé d'acide sulfurique humide (WSA).
Processus de contact
Dans la première étape, le soufre est brûlé pour produire du dioxyde de soufre.
S(s) + O2 → SO2
Le dioxyde de soufre est oxydé en trioxyde de soufre par l'oxygène en présence d'un catalyseur d'oxyde de vanadium (V). Cette réaction est réversible et la formation du trioxyde de soufre est exothermique.
2 SO2 + O2 ⇌ 2 SO3
Le trioxyde de soufre est absorbé dans 97 à 98 % de H2SO4 pour former de l'oléum (H2S2O7), également appelé acide sulfurique fumant et acide pyrosulfurique. L'oléum est ensuite dilué avec de l'eau pour former de l'acide sulfurique concentré.
H2SO4 + SO3 → H2S2O7
H2S2O7 + H2O → 2 H2SO4
La dissolution directe de SO3 dans l'eau n'est pas pratiquée.
Procédé humide à l'acide sulfurique
Dans la première étape, le soufre est brûlé pour produire du dioxyde de soufre :
S + O2 → SO2 (−297 kJ/mol)
ou, alternativement, le gaz de sulfure d'hydrogène (H2S) est incinéré en gaz SO2 :
2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 (−1036 kJ/mol)
Le dioxyde de soufre s'est ensuite oxydé en trioxyde de soufre en utilisant de l'oxygène avec de l'oxyde de vanadium (V) comme catalyseur.
2 SO2 + O2 ⇌ 2 SO3 (−198 kJ/mol) (la réaction est réversible)
Le trioxyde de soufre est hydraté en acide sulfurique H2SO4 :
SO3 + H2O → H2SO4(g) (−101 kJ/mol)
La dernière étape est la condensation de l'acide sulfurique en H2SO4 liquide à 97–98 % :
H2SO4(g) → H2SO4(l) (−69 kJ/mol)
Autres méthodes
Une méthode moins connue est la méthode au métabisulfite, dans laquelle le métabisulfite est placé au fond d'un bécher et de l'acide chlorhydrique de concentration 12,6 molaire est ajouté. Le gaz résultant est mis à barboter dans de l'acide nitrique, qui libère des vapeurs brunes/rouges de dioxyde d'azote au fur et à mesure que la réaction progresse. L'achèvement de la réaction est indiqué par l'arrêt des fumées. Cette méthode ne produit pas de brouillard inséparable, ce qui est assez pratique.
3 SO2 + 2 HNO3 + 2 H2O → 3 H2SO4 + 2 NON
La combustion du soufre avec du salpêtre (nitrate de potassium, KNO3), en présence de vapeur, a été utilisée historiquement. Lorsque le salpêtre se décompose, il oxyde le soufre en SO3, qui se combine avec l'eau pour produire de l'acide sulfurique.
Alternativement, dissoudre du dioxyde de soufre dans une solution aqueuse d'un sel métallique oxydant tel que le chlorure de cuivre (II) ou de fer (III):
2 FeCl3 + 2 H2O + SO2 → 2 FeCl2 + H2SO4 + 2 HCl
2 CuCl2 + 2 H2O + SO2 → 2 CuCl + H2SO4 + 2 HCl
Deux méthodes de laboratoire moins connues pour produire de l'acide sulfurique, bien que sous forme diluée et nécessitant un effort supplémentaire de purification. Une solution de sulfate de cuivre (II) peut être électrolysée avec une cathode en cuivre et une anode en platine / graphite pour donner du cuivre spongieux à la cathode et un dégagement d'oxygène gazeux à l'anode, la solution d'acide sulfurique dilué indique l'achèvement de la réaction lorsqu'elle passe de bleu à clair (la production d'hydrogène à la cathode est un autre signe) :
2 CuSO4 + 2 H2O → 2 Cu + 2 H2SO4 + O2
Plus coûteuse, dangereuse et gênante mais nouvelle est la méthode de l'électrobrome, qui utilise un mélange de soufre, d'eau et d'acide bromhydrique comme solution électrolytique. Le soufre est poussé au fond du récipient sous la solution acide. Ensuite, la cathode en cuivre et l'anode en platine/graphite sont utilisées avec la cathode près de la surface et l'anode est positionnée au bas de l'électrolyte pour appliquer le courant. Cela peut prendre plus de temps et émettre des vapeurs toxiques de brome/bromure de soufre, mais l'acide réactif est recyclable. Globalement, seuls le soufre et l'eau sont convertis en acide sulfurique et en hydrogène (en omettant les pertes d'acide sous forme de vapeurs) :
2 HBr → H2 + Br2 (électrolyse du bromure d'hydrogène aqueux) Br2 + Br ↔ Br3 (production initiale de tribromure, s'inverse finalement lorsque Br− s'épuise) 2S + Br2 → S2Br2 (le brome réagit avec le soufre pour former du dibromure de disulfure) S2Br2 + 8 H2O + [ 29 ] Pas plus tard qu'en 1940, jusqu'à 50% de l'acide sulfurique fabriqué aux États-Unis était produit par des usines de traitement à chambre.
Du début au milieu du XIXe siècle, des usines de «vitriol» existaient, entre autres, à Prestonpans en Écosse, dans le Shropshire et dans la vallée de Lagan dans le comté d'Antrim en Irlande, où elles étaient utilisées comme agent de blanchiment pour le linge.
Le blanchiment précoce du linge était effectué à l'aide d'acide lactique provenant de lait caillé, mais il s'agissait d'un processus lent et l'utilisation de vitriol accélérait le processus de blanchiment.
Les usages
Production d'acide sulfurique en 2000
L'acide sulfurique est un produit chimique de base très important et, en effet, la production d'acide sulfurique d'un pays est un bon indicateur de sa puissance industrielle.
La production mondiale de l'année 2004 était d'environ 180 millions de tonnes, avec la répartition géographique suivante : Asie 35 %, Amérique du Nord (y compris le Mexique) 24 %, Afrique 11 %, Europe de l'Ouest 10 %, Europe de l'Est et Russie 10 %, Australie et Océanie 7%, Amérique du Sud 7%.
La majeure partie de cette quantité (≈60%) est consommée pour les engrais, en particulier les superphosphates, le phosphate d'ammonium et les sulfates d'ammonium. Environ 20 % sont utilisés dans l'industrie chimique pour la production de détergents, de résines synthétiques, de colorants, de produits pharmaceutiques, de catalyseurs pétroliers, d'insecticides et d'antigel, ainsi que dans divers procédés tels que l'acidification des puits de pétrole, la réduction de l'aluminium, l'encollage du papier et le traitement de l'eau.
Environ 6% des utilisations sont liées aux pigments et comprennent les peintures, les émaux, les encres d'imprimerie, les tissus enduits et le papier, tandis que le reste est dispersé dans une multitude d'applications telles que la production d'explosifs, de cellophane, de textiles en acétate et viscose, de lubrifiants, de non- les métaux ferreux et les piles.
Production industrielle de produits chimiques
L'acide sulfurique est principalement utilisé dans la "méthode humide" pour la production d'acide phosphorique, utilisé pour la fabrication d'engrais phosphatés.
Dans cette méthode, la roche phosphatée est utilisée et plus de 100 millions de tonnes sont traitées chaque année.
Cette matière première est présentée ci-dessous sous forme de fluorapatite, bien que la composition exacte puisse varier.
Celui-ci est traité avec de l'acide sulfurique à 93 % pour produire du sulfate de calcium, du fluorure d'hydrogène (HF) et de l'acide phosphorique. Le HF est éliminé sous forme d'acide fluorhydrique. Le processus global peut être représenté comme suit :
Ca5(PO4)3F (fluorapatite) + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4·2H2O (sulfate de calcium dihydraté) + HF + 3H3PO4
Le sulfate d'ammonium, un engrais azoté important, est le plus souvent produit comme sous-produit des cokeries alimentant les usines sidérurgiques.
La réaction de l'ammoniac produit lors de la décomposition thermique du charbon avec de l'acide sulfurique résiduaire permet à l'ammoniac d'être cristallisé sous forme de sel (souvent brun en raison de la contamination par le fer) et vendu à l'industrie agrochimique.
Une autre utilisation importante de l'acide sulfurique est la fabrication de sulfate d'aluminium, également connu sous le nom d'alun de papeterie.
Cela peut réagir avec de petites quantités de savon sur les fibres de pâte à papier pour donner des carboxylates d'aluminium gélatineux, qui aident à coaguler les fibres de pâte en une surface de papier dur.
L'acide sulfurique est également utilisé pour fabriquer de l'hydroxyde d'aluminium, qui est utilisé dans les usines de traitement de l'eau pour filtrer les impuretés, ainsi que pour améliorer le goût de l'eau.
Le sulfate d'aluminium est fabriqué en faisant réagir de la bauxite avec de l'acide sulfurique :
2 AlO(OH) + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 4 H2O
L'acide sulfurique est également important dans la fabrication de solutions de colorants.
Cycle soufre-iode
Le cycle soufre-iode est une série de processus thermochimiques éventuellement utilisables pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau. L'acide sulfurique consiste en trois réactions chimiques dont le réactif net est l'eau et dont les produits nets sont l'hydrogène et l'oxygène.
2 I2 + 2 SO2 + 4 H2O → 4 HI + 2 H2SO4 (120 °C, réaction de Bunsen)
2 H2SO4 → 2 SO2 + 2 H2O + O2 (830 °C)
4 HI → 2 I2 + 2 H2 (320 °C)
Les composés de soufre et d'iode sont récupérés et réutilisés, d'où la considération du procédé comme un cycle.
Ce processus est endothermique et doit se produire à des températures élevées, il faut donc fournir de l'énergie sous forme de chaleur.
Le cycle soufre-iode a été proposé comme moyen de fournir de l'hydrogène pour une économie basée sur l'hydrogène. L'acide sulfurique est une alternative à l'électrolyse et ne nécessite pas d'hydrocarbures comme les méthodes actuelles de reformage à la vapeur. Mais notez que toute l'énergie disponible dans l'hydrogène ainsi produit est fournie par la chaleur utilisée pour le fabriquer.
Le cycle soufre-iode fait actuellement l'objet de recherches en tant que méthode réalisable pour obtenir de l'hydrogène, mais l'acide concentré et corrosif à haute température pose actuellement des risques de sécurité insurmontables si le processus était construit à grande échelle.
Cycle hybride du soufre
Le cycle hybride du soufre (HyS) est un procédé de fractionnement de l'eau en deux étapes destiné à être utilisé pour la production d'hydrogène.
Basé sur l'oxydation et la réduction du soufre, il est classé comme un cycle thermochimique hybride car il utilise une réaction électrochimique (au lieu d'une réaction thermochimique) pour l'une des deux étapes.
L'étape thermochimique restante est partagée avec le cycle soufre-iode.
Agent de nettoyage industriel
L'acide sulfurique est utilisé en grande quantité par l'industrie sidérurgique pour éliminer l'oxydation, la rouille et l'entartrage des tôles laminées et des billettes avant la vente à l'industrie automobile et aux gros appareils électroménagers.
L'acide usé est souvent recyclé à l'aide d'une usine de régénération de l'acide usé (SAR).
Ces usines brûlent l'acide usé [clarification nécessaire] avec du gaz naturel, du gaz de raffinerie, du mazout ou d'autres sources de combustible.
Ce processus de combustion produit du dioxyde de soufre gazeux (SO2) et du trioxyde de soufre (SO3) qui sont ensuite utilisés pour fabriquer du "nouveau" acide sulfurique. Les usines SAR sont des ajouts courants aux fonderies de métaux, aux raffineries de pétrole et à d'autres industries où l'acide sulfurique est consommé en vrac, car l'exploitation d'une usine SAR est beaucoup moins chère que les coûts récurrents de l'élimination de l'acide usé et des nouveaux achats d'acide.
Le peroxyde d'hydrogène (H2O2) peut être ajouté à l'acide sulfurique pour produire une solution de piranha, une solution de nettoyage puissante mais très toxique avec laquelle les surfaces du substrat peuvent être nettoyées. La solution Piranha est généralement utilisée dans l'industrie de la microélectronique, ainsi que dans les laboratoires pour nettoyer la verrerie.
Catalyseur
L'acide sulfurique est utilisé à diverses autres fins dans l'industrie chimique.
Par exemple, c'est le catalyseur acide habituel pour la conversion de l'oxime de cyclohexanone en caprolactame, utilisé pour la fabrication du nylon.
L'acide sulfurique est utilisé pour fabriquer de l'acide chlorhydrique à partir de sel via le procédé de Mannheim.
Une grande partie du H2SO4 est utilisée dans le raffinage du pétrole, par exemple comme catalyseur pour la réaction de l'isobutane avec l'isobutylène pour donner de l'isooctane, un composé qui augmente l'indice d'octane de l'essence (essence).
L'acide sulfurique est également souvent utilisé comme agent déshydratant ou oxydant dans les réactions industrielles, telles que la déshydratation de divers sucres pour former du carbone solide.
Électrolyte
Les déboucheurs acides contiennent généralement de l'acide sulfurique à une concentration élevée qui rend un morceau de papier pH rouge et le carbonise instantanément, démontrant à la fois la forte nature acide et la propriété déshydratante.
L'acide sulfurique agit comme électrolyte dans les batteries plomb-acide (accumulateur plomb-acide):
A l'anode :
Pb + SO4 ⇌ PbSO4 + 2 e−
A la cathode :
PbO2 + 4 H+ + SO4 + 2 e− ⇌ PbSO4 + 2 H2O
Un déboucheur acide peut être utilisé pour dissoudre la graisse, les cheveux et même le papier de soie à l'intérieur des conduites d'eau.
Globalement:
Pb + PbO2 + 4 H+ + 2 SO4 ⇌ 2 PbSO4 + 2 H2O
Usages domestiques
L'acide sulfurique à des concentrations élevées est souvent l'ingrédient principal des nettoyants acides pour canalisations qui sont utilisés pour enlever la graisse, les cheveux, le papier de soie, etc.
Semblables à leurs versions alcalines, ces déboucheurs peuvent dissoudre les graisses et les protéines par hydrolyse.
De plus, comme l'acide sulfurique concentré a une forte propriété de déshydratation, il peut également éliminer le papier de soie via un processus de déshydratation.
Étant donné que l'acide peut réagir vigoureusement avec l'eau, ces déboucheurs acides doivent être ajoutés lentement dans le tuyau à nettoyer.
Histoire
L'étude du vitriol, une catégorie de minéraux vitreux dont l'acide peut être dérivé, a commencé dans l'Antiquité. Les Sumériens avaient une liste de types de vitriol qu'ils classaient selon la couleur des substances.
Certaines des premières discussions sur l'origine et les propriétés du vitriol se trouvent dans les travaux du médecin grec Dioscoride (premier siècle après JC) et du naturaliste romain Pline l'Ancien (23-79 après JC).
Galen a également discuté de son utilisation médicale.
Les utilisations métallurgiques des substances vitrioliques ont été enregistrées dans les travaux alchimiques hellénistiques de Zosime de Panopolis, dans le traité Phisica et Mystica, et le papyrus de Leyde X.
Chimistes islamiques médiévaux comme Jābir ibn Ḥayyān (mort vers 806 - vers 816 après JC, connu en latin sous le nom de Geber), Abū Bakr al-Rāzī (865 - 925 après JC, connu en latin sous le nom de Rhazes), Ibn Sina (980 - 1037 après JC , connu en latin sous le nom d'Avicenne), et Muḥammad ibn Ibrāhīm al-Watwat (1234 - 1318 après JC) ont inclus le vitriol dans leurs listes de classification des minéraux.[36]
L'acide sulfurique était appelé "huile de vitriol" par les alchimistes européens médiévaux parce qu'il était préparé en faisant rôtir du "vitriol vert" (sulfate de fer (II)) dans une cornue en fer.
Les premières vagues allusions à celle-ci apparaissent dans les œuvres de Vincent de Beauvais, dans le Compositum de Compositis attribué à Saint Albertus Magnus, et dans la Summa perfectionis de pseudo-Geber (tous du XIIIe siècle après JC).
Au XVIIe siècle, le chimiste germano-néerlandais Johann Glauber préparait de l'acide sulfurique en brûlant du soufre avec du salpêtre (nitrate de potassium, KNO3), en présence de vapeur.
Lorsque le salpêtre se décompose, il oxyde le soufre en SO3, qui se combine avec l'eau pour produire de l'acide sulfurique.
En 1736, Joshua Ward, un pharmacien londonien, a utilisé cette méthode pour lancer la première production à grande échelle d'acide sulfurique.
En 1746 à Birmingham, John Roebuck a adapté cette méthode pour produire de l'acide sulfurique dans des chambres plombées, qui étaient plus solides, moins chères et pouvaient être plus grandes que les récipients en verre précédemment utilisés.
Ce procédé a permis l'industrialisation effective de la production d'acide sulfurique.
Après plusieurs raffinements, cette méthode, appelée procédé à chambre de plomb ou "procédé à chambre", est restée la norme pour la production d'acide sulfurique pendant près de deux siècles.
L'acide sulfurique créé par le procédé de John Roebuck approchait une concentration de 65 %.
Les raffinements ultérieurs du procédé de la chambre de plomb par le chimiste français Joseph Louis Gay-Lussac et le chimiste britannique John Glover ont amélioré la concentration à 78%. Cependant, la fabrication de certains colorants et d'autres procédés chimiques nécessitent un produit plus concentré.
Tout au long du XVIIIe siècle, cela ne pouvait être fait qu'en distillant à sec des minéraux selon une technique similaire aux procédés alchimiques originaux. La pyrite (disulfure de fer, FeS2) a été chauffée à l'air pour donner du sulfate de fer (II), FeSO4, qui a été oxydé par chauffage supplémentaire à l'air pour former du sulfate de fer (III), Fe2(SO4)3, qui, lorsqu'il est chauffé à 480 ° C , décomposé en oxyde de fer (III) et en trioxyde de soufre , qui pourraient être passés dans l'eau pour donner de l'acide sulfurique à n'importe quelle concentration.
Cependant, le coût de ce procédé a empêché l'utilisation à grande échelle d'acide sulfurique concentré.
En 1831, le marchand de vinaigre britannique Peregrine Phillips a breveté le procédé de contact, qui était un procédé beaucoup plus économique pour produire du trioxyde de soufre et de l'acide sulfurique concentré.
Aujourd'hui, la quasi-totalité de l'acide sulfurique mondial est produite à l'aide de cette méthode.
L'acide sulfurique ou acide sulfurique, connu dans l'antiquité sous le nom d'huile de vitriol, est un acide minéral composé des éléments soufre, oxygène et hydrogène, de formule moléculaire H2SO4.
MOTS CLÉS:
7664-93-9, 231-639-5, Huile de vitriol, Sulfate de dihydrogène, Acide de matage, Acide de batterie, Acide de trempage, Acide sulfurique, Acide électrolytique, Acidum sulfuricum
Aspect : Liquide incolore
Odeur : Inodore
Densité : 1,8302 g/cm3, liquide
Point de fusion : 10,31°C
Point d'ébullition : 337°C
Solubilité dans l'eau : miscible, exothermique
Pression de vapeur : 0,001 mmHg (20 °C)
Acidité (pKa) : -2,8, 1,99
Base conjuguée : Bisulfate
Viscosité : 26,7 cP (20 °C)
XLogP3-AA : -1.4 Calculé par XLogP3 3.0
Nombre de donneurs d'obligations hydrogène : 2
Nombre d'accepteurs de liaison hydrogène : 4
Nombre d'obligations rotatives : 0
Masse exacte : 97,96737971
Masse monoisotopique : 97,96737971
Surface polaire topologique : 83 Ų
Nombre d'atomes lourds : 5
Complexité : 81,3
Nombre d'atomes isotopiques : 0
Nombre de stéréocentres atomiques définis : 0
Nombre de stéréocentres d'atomes non définis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison définis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison indéfinis : 0
Nombre d'unités liées par covalence : 1
Le composé est canonisé : Oui
À propos de l'acide sulfurique
Information utile
L'acide sulfurique est enregistré dans le cadre du règlement REACH et est fabriqué et/ou importé dans l'Espace économique européen, à raison de ≥ 10 000 000 tonnes par an.
L'acide sulfurique est utilisé par les consommateurs, dans les articles, par les travailleurs professionnels (usages répandus), dans la formulation ou le reconditionnement, sur les sites industriels et dans la fabrication.
Utilisations des consommateurs
L'acide sulfurique est utilisé dans les produits suivants : régulateurs de pH et produits de traitement de l'eau, produits de lavage et de nettoyage, produits de traitement des surfaces métalliques, électrolytes pour batteries, produits chimiques de laboratoire, produits de traitement des surfaces non métalliques et agents d'extraction.
Le rejet dans l'environnement d'acide sulfurique peut se produire lors d'une utilisation industrielle : en tant qu'auxiliaire de fabrication.
D'autres rejets d'acide sulfurique dans l'environnement sont susceptibles de se produire à partir de : l'utilisation à l'intérieur (par exemple, liquides de lavage en machine/détergents, produits d'entretien automobile, peintures et revêtements ou adhésifs, parfums et désodorisants), l'utilisation à l'extérieur dans des systèmes fermés avec un dégagement minimal (par exemple liquides hydrauliques dans la suspension automobile, lubrifiants dans l'huile moteur et les liquides de freinage) et pour une utilisation en extérieur.
Durée de vie des articles
Le rejet dans l'environnement d'acide sulfurique peut résulter d'une utilisation industrielle : en tant qu'auxiliaire de fabrication, en tant qu'étape intermédiaire dans la fabrication ultérieure d'une autre substance (utilisation d'intermédiaires), la formulation de mélanges, la fabrication de la substance et la production d'articles.
D'autres rejets dans l'environnement d'acide sulfurique sont susceptibles de se produire à partir de : l'utilisation à l'extérieur dans des systèmes fermés avec un rejet minimal (par exemple, les liquides hydrauliques dans la suspension automobile, les lubrifiants dans l'huile de moteur et les liquides de freinage), l'utilisation à l'intérieur (par exemple, les liquides/détergents de lavage en machine, l'automobile produits d'entretien, peintures et revêtements ou adhésifs, parfums et désodorisants) et l'utilisation en intérieur dans des matériaux à longue durée de vie à faible taux de libération (par exemple, revêtements de sol, meubles, jouets, matériaux de construction, rideaux, chaussures, produits en cuir, produits en papier et en carton , équipement électronique).
L'acide sulfurique peut se trouver dans des articles complexes, sans rejet prévu : piles et accumulateurs électriques.
Utilisations répandues par les travailleurs professionnels
L'acide sulfurique est utilisé dans les produits suivants : produits chimiques de laboratoire, produits de lavage et de nettoyage, régulateurs de pH et produits de traitement de l'eau et produits de traitement des surfaces métalliques.
L'acide sulfurique est utilisé dans les domaines suivants : recherche scientifique et développement, exploitation minière et approvisionnement municipal (par exemple électricité, vapeur, gaz, eau) et traitement des eaux usées.
L'acide sulfurique est utilisé pour la fabrication de produits chimiques, de métaux, de produits métalliques, de produits alimentaires, de pâte à papier, de papier et de produits en papier, d'équipements électriques, électroniques et optiques, de machines et de véhicules.
Le rejet dans l'environnement d'acide sulfurique peut se produire lors d'une utilisation industrielle : en tant qu'auxiliaire de fabrication.
D'autres rejets d'acide sulfurique dans l'environnement sont susceptibles de se produire à partir de : l'utilisation à l'intérieur (par exemple, liquides de lavage en machine/détergents, produits d'entretien automobile, peintures et revêtements ou adhésifs, parfums et désodorisants) et l'utilisation à l'extérieur dans des systèmes fermés avec un rejet minimal (par exemple liquides hydrauliques dans les suspensions automobiles, lubrifiants dans l'huile moteur et liquides de freinage).
Formulation ou reconditionnement
L'acide sulfurique est utilisé dans les produits suivants : régulateurs de pH et produits de traitement de l'eau, produits de traitement de surfaces métalliques, produits de traitement de surfaces non métalliques, polymères et produits chimiques de laboratoire.
Le rejet dans l'environnement d'acide sulfurique peut se produire lors d'une utilisation industrielle : formulation de mélanges et dans la production d'articles.
Utilisations sur sites industriels
L'acide sulfurique est utilisé dans les produits suivants : régulateurs de pH et produits de traitement de l'eau, produits de traitement de surfaces métalliques, produits de traitement de surfaces non métalliques, agents d'extraction et produits de lavage et de nettoyage.
L'acide sulfurique a une utilisation industrielle aboutissant à la fabrication d'une autre substance (utilisation d'intermédiaires).
L'acide sulfurique est utilisé dans les domaines suivants : exploitation minière.
L'acide sulfurique est utilisé pour la fabrication de produits chimiques, de métaux, de pâte à papier, de papier et de produits en papier, de produits alimentaires et de produits métalliques fabriqués.
Le rejet dans l'environnement d'acide sulfurique peut résulter d'une utilisation industrielle : en tant qu'auxiliaire technologique, dans la production d'articles, dans des auxiliaires technologiques sur des sites industriels, en tant qu'étape intermédiaire dans la fabrication ultérieure d'une autre substance (utilisation d'intermédiaires), de substances en milieu fermé systèmes avec un minimum de rejet et de formulation de mélanges.
D'autres rejets dans l'environnement d'acide sulfurique sont susceptibles de se produire à partir de : l'utilisation à l'intérieur (par exemple, liquides/détergents de lavage en machine, produits d'entretien automobile, peintures et revêtements ou adhésifs, parfums et assainisseurs d'air).
L'acide sulfurique est un liquide huileux incolore. L'acide sulfurique est soluble dans l'eau avec dégagement de chaleur.
L'acide sulfurique est corrosif pour les métaux et les tissus.
L'acide sulfurique carbonisera le bois et la plupart des autres matières organiques au contact, mais il est peu probable qu'il provoque un incendie.
Densité 15 lb/gal.
L'exposition à long terme à de faibles concentrations ou l'exposition à court terme à des concentrations élevées peut entraîner des effets nocifs sur la santé par inhalation.
L'acide sulfurique est utilisé pour fabriquer des engrais et d'autres produits chimiques, dans le raffinage du pétrole, dans la production de fer et d'acier et pour de nombreuses autres utilisations.
Taux d'apparition : Immédiat Persistance : Heures, jours Seuil olfactif : Source/utilisation/autre danger : Industries des batteries/colorants/papier/colle/métaux ; gaz volcanique; fumées toxiques lorsqu'il est chauffé.
Acide sulfurique, sulfurique également orthographié sulfurique (H2SO4), également appelé huile de vitriol, ou sulfate d'hydrogène, liquide dense, incolore, huileux, corrosif ; l'un des produits chimiques les plus importants sur le plan commercial.
L'acide sulfurique est préparé industriellement par la réaction de l'eau avec du trioxyde de soufre (voir oxyde de soufre ), qui à son tour est fabriqué par combinaison chimique de dioxyde de soufre et d'oxygène soit par le procédé de contact, soit par le procédé en chambre.
À diverses concentrations, l'acide est utilisé dans la fabrication d'engrais, de pigments, de colorants, de médicaments, d'explosifs, de détergents et de sels et acides inorganiques, ainsi que dans le raffinage du pétrole et les procédés métallurgiques.
Dans l'une de ses applications les plus courantes, l'acide sulfurique sert d'électrolyte dans les batteries de stockage au plomb-acide.
L'acide sulfurique pur a une densité de 1,830 à 25 ° C (77 ° F); il gèle à 10,37 ° C (50,7 ° F).
Lorsqu'il est chauffé, l'acide pur se décompose partiellement en eau et en trioxyde de soufre ; ce dernier s'échappe sous forme de vapeur jusqu'à ce que la concentration de l'acide tombe à 98,3 %.
Ce mélange d'acide sulfurique et d'eau bout à une température constante de 338 ° C (640 ° F) à une pression atmosphérique.
L'acide sulfurique est généralement fourni à des concentrations de 78, 93 ou 98 %.
En raison de son affinité pour l'eau, l'acide sulfurique anhydre pur n'existe pas dans la nature.
L'activité volcanique peut entraîner la production d'acide sulfurique, en fonction des émissions associées à des volcans spécifiques, et les aérosols d'acide sulfurique provenant d'une éruption peuvent persister dans la stratosphère pendant de nombreuses années.
Ces aérosols peuvent ensuite se reformer en dioxyde de soufre (SO2), un constituant des pluies acides, bien que l'activité volcanique soit un contributeur relativement mineur aux précipitations acides.
L'acide sulfurique est un acide très fort ; dans les solutions aqueuses, il s'ionise complètement pour former des ions hydronium (H3O+) et des ions hydrogénosulfate (HSO4−).
Dans les solutions diluées, les ions hydrogénosulfate se dissocient également, formant plus d'ions hydronium et d'ions sulfate (SO42-).
En plus d'être un agent oxydant, réagissant facilement à des températures élevées avec de nombreux métaux, carbone, soufre et autres substances, l'acide sulfurique concentré est également un puissant agent déshydratant, se combinant violemment avec l'eau; à ce titre, il carbonise de nombreuses matières organiques, telles que le bois, le papier ou le sucre, laissant un résidu carboné.
Le terme acide sulfurique fumant, ou oléum, est appliqué aux solutions de trioxyde de soufre dans de l'acide sulfurique à 100 % ; ces solutions, contenant généralement 20, 40 ou 65 % de trioxyde de soufre, sont utilisées pour la préparation de produits chimiques organiques.
L'acide sulfurique est également connu sous le nom d'acide de Mattling ou d'huile de vitriol. L'acide sulfurique a une forte nature acide et est corrosif. À des concentrations plus élevées, il agit comme agent oxydant et agent déshydratant. L'acide sulfurique est un liquide sirupeux, inodore et incolore. L'acide sulfurique est soluble dans l'eau et dégage de la chaleur lorsqu'il est dissous dans l'eau. L'acide sulfurique est largement utilisé dans la fabrication d'engrais. L'acide sulfurique est également utilisé dans la synthèse chimique et les procédés de traitement des eaux usées.
L'acide sulfurique anhydre a une constante diélectrique d'environ 100 et est un liquide très polaire.
L'acide sulfurique est peut-être le produit chimique industriel lourd le plus important, avec des utilisations à grande échelle dans un large éventail d'industries.
Utilisations de l'acide sulfurique
L'acide sulfurique est utilisé dans la fabrication d'engrais
L'acide sulfurique est utilisé dans la production d'acier et de fer
L'acide sulfurique est utilisé dans les industries de fabrication de produits chimiques
L'acide sulfurique est utilisé dans le raffinage du pétrole
L'acide sulfurique est utilisé pour produire de l'acide phosphorique
Acide sulfurique utilisé comme agent de nettoyage dans les industries pour éliminer la rouille de l'acier et du fer
L'acide sulfurique est utilisé comme catalyseur pour convertir l'oxime de cyclohexanone en caprolactame utilisé pour fabriquer du nylon
L'acide sulfurique est utilisé dans les batteries au plomb comme électrolyte
L'acide sulfurique est utilisé dans la fabrication de sulfate d'ammonium
L'acide sulfurique est utilisé dans les batteries de stockage
L'acide sulfurique ou l'acide sulfurique ou le sulfate d'hydrogène (formule chimique H2SO4) est un liquide dense, incolore, huileux et corrosif commercialement important.
L'acide sulfurique était appelé huile de vitriol car il était préparé en grillant des vitriols verts ou du sulfate de fer (II).
L'acide sulfurique est un acide dibasique fort qui est largement utilisé dans les usines de production d'engrais pour la production d'engrais.
Commercialement, il est fabriqué par le procédé de contact.
L'oléum ou l'acide sulfurique fumant s'obtient en dissolvant les gaz ou les vapeurs de trioxyde de soufre (SO3) dans une solution concentrée de H2SO4.
Dans les laboratoires de chimie, il est toujours dilué en versant lentement de l'eau sous agitation.
L'acide sulfurique est un acide diprotique très fort.
L'acide sulfurique est hygroscopique et absorbe facilement l'humidité de l'air.
L'acide sulfurique est un agent oxydant puissant et réagit avec de nombreux métaux à des températures élevées.
Le H2SO4 concentré est également un puissant agent déshydratant.
L'ajout d'eau à l'acide sulfurique concentré est une réaction très exothermique et peut provoquer des explosions.
L'acide sulfurique (H2SO4) contient des éléments soufre, oxygène et hydrogène.
L'acide sulfurique est connu sous le nom d'huile de vitriol ou de sulfate d'hydrogène.
L'acide sulfurique est l'un des produits chimiques les plus importants du point de vue commercial.
La réaction de l'eau et du trioxyde de soufre se traduit par un produit acide sulfurique.
Le trioxyde de soufre est fabriqué par la combinaison chimique de dioxyde de soufre et d'oxygène ou par un procédé en chambre.
Dans la nature, l'acide sulfurique pur n'existe pas en raison de sa forte affinité avec l'eau.
L'acide sulfurique est fourni à différentes concentrations pour différentes applications.
La formule moléculaire de l'acide sulfurique est H2SO4.
L'acide sulfurique a un atome de soufre, quatre atomes d'oxygène attachés à l'atome de soufre et deux atomes d'hydrogène attachés à deux atomes d'oxygène.
Deux oxygènes sont liés au soufre par une double liaison et deux groupes hydroxyle sont liés par une simple liaison.
L'acide sulfurique est un oxoacide de soufre.
Selon la théorie VSEPR, la structure est disposée de telle manière qu'il y ait une répulsion minimale entre les paires isolées et les paires de liaisons.
Utilisations de l'acide sulfurique
Certaines des utilisations de l'acide sulfurique sont indiquées ci-dessous.
Engrais : L'acide sulfurique est utilisé en grande quantité pour fabriquer de l'acide phosphorique, qui sert à la préparation d'engrais phosphatés.
Produits pharmaceutiques : L'acide sulfurique est utilisé comme solvant pour la synthèse chimique d'une variété de substances chimiques, y compris des ingrédients pharmaceutiques actifs. Un type d'ingrédient pharmaceutique actif fabriqué en utilisant de l'acide sulfurique sont les agents alkylants qui sont couramment utilisés en chimiothérapie (traitement du cancer).
Essence : L'acide sulfurique est également présent dans les échantillons de gaz pour CEMS.
Batteries automobiles : L'acide sulfurique est utilisé dans la fabrication de batteries de type plomb-acide. Dans l'industrie automobile pour les voitures et les camions, des batteries de type plomb-acide à unité scellée sont utilisées.
Blanchiment du papier : Dans l'industrie des pâtes et papiers, l'acide sulfurique est utilisé pour la production sur site de dioxyde de chlore, l'agent de blanchiment clé du procédé de réduction en pâte chimique ECF respectueux de l'environnement.
Traitement de l'eau : Dans le traitement des eaux usées, un acide ou une base est ajouté, selon le niveau de pH de l'eau traitée. L'acide sulfurique ou un produit chimique de base est utilisé pour ramener le niveau de pH des eaux usées à la normale, et ce processus est connu sous le nom de neutralisation.
Fibres de cellulose : L'acide sulfurique est également utilisé pour la fabrication de fibres de cellulose telles que la fibre de rayonne.
Fabrication d'acier : de nos jours, le raffinage du pétrole est utilisé efficacement pour laver les impuretés de l'essence et d'autres produits de raffinage.
L'acide sulfurique est utilisé dans le traitement des métaux, par exemple : dans le décapage ou le nettoyage du fer et de l'acier avant le placage d'étain ou de zinc.
Agents colorants : L'acide sulfurique est utilisé dans la préparation de colorants, de médicaments et de désinfectants comme agents colorants.
Régénération des résines échangeuses d'ions : L'acide sulfurique est généralement utilisé pour régénérer les résines cationiques acides forts.
L'acide sulfurique est utilisé pour contrôler la précipitation du sulfate de calcium.
Une régénération avec des concentrations réduites d'acide sulfurique à des débits sélectionnés est nécessaire.
Les usages
L'acide sulfurique se forme lorsque le trioxyde de soufre entre en contact avec l'eau.
L'acide sulfurique est utilisé dans beaucoup de choses, probablement le plus célèbre dans les batteries au plomb, comme celle que vous avez probablement près du moteur de votre voiture.
En plus de cela, l'acide sulfurique a été utilisé pour fabriquer des engrais pour faire pousser nos cultures afin que nous puissions tous manger.
L'acide sulfurique a été utilisé pour purifier les produits pétroliers.
L'acide sulfurique est également utilisé pour aider à fabriquer de la colle et d'autres acides.
L'acide sulfurique est également utilisé pour fabriquer des explosifs.
Acide sulfurique
7664-93-9
Huile de vitriol
Sulfate de dihydrogène
Acide matifiant
L'acide de la batterie
Acide de trempage
Acide sulfurique
Acide électrolytique
Acide sulfurique
Huile brune au vitriol
H2SO4
acide tétraoxosulfurique
Acide de soufre
Concentré d'acide sulfurique
UNII-O40UQP6WCF
Solution d'acide sulfurique
CHEBI:26836
MFCD00064589
O40UQP6WCF
BOV
NSC-38965
NSC-248648
Solution détergente acide
E513
Huile de vitréol
Caswell n ° 815
acide sulfurique
H2 (S O4)
HSDB 1811
Oxyde de soufre (SO4)
EINECS 231-639-5
UN1830
UN1832
Opsonat
acide suifurique
acide sulfurique
acide sulfurique
Acide de Nordhausen
acide suIfurique
Acide matifiant
acide sulfurique
Acide G-sulfurique
Esprit d'alun
Vitriol, huile de
Esprit de vitriol
Sulfate de dihydrogène
UN2796
Acide sulfurique 50%
12772-98-4
Acide sulfurique 4,1 M
dihydroxydodioxidosoufre
Acide sulfurique anhydre
Acide sulfurique, 60%
Acide sulfurique, 96 %
Acide sulfurique, 98 %
tétraoxosulfate de dihydrogène
DSSTox_CID_9683
Acide sulfurique Réactif ACS
EC 231-639-5
Acide sulfurique, 95-99%
DSSTox_RID_78807
tétraoxosulfate d'hydrogène (VI)
NCIOpen2_006177
DSSTox_GSID_29683
tétraoxosulfate d'hydrogène (2-)
Solution d'acide sulfurique, 1 M
Acide sulfurique, 99,999 %
UN 1830 (sel/mélange)
UN 1832 (sel/mélange)
UN 2796 (sel/mélange)
Solution d'acide sulfurique, 70 %
Solution d'acide sulfurique, 5 mM
CHEMBL572964
N° SIN 513
O2S(OH)