Ácido dissulfúrico: estrutura, propriedades, nomenclatura e usos

O ácido dissulfúrico é uma de muitas oxiácidos de enxofre, com a fórmula química H 2 S 2 O 7 . As fórmulas indica expressamente que dois átomos de enxofre, e como o seu nome indica, também deve ter duas moléculas de H 2 SO 4 em um único; no entanto, existem sete oxígenos em vez de oito, portanto, um enxofre deve ter três.

Este ácido é um dos principais componentes do petróleo (ou ácido sulfúrico de fumar), que se torna uma forma “densa” de ácido sulfúrico. Tal é sua predominância, que alguns consideram o óleo sinônimo de ácido dissulfúrico; que também é conhecido pelo nome tradicional de ácido pirossulfúrico.

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Óleo. Fonte: W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Um oleum imagem recipiente com uma concentração de trióxido de enxofre, SO mostrado marco , 20%. Esta substância é caracterizada por ser oleosa e incolor; embora possa ficar amarelado ou marrom, dependendo da concentração de SO 3 e da presença de algumas impurezas.

O que antecede descreve a participação de SO 3 em H 2 S 2 O 7 ; isto é, uma molécula de H 2 SO 4 reage com SO 3 para formar o ácido dissulfureto. Em seguida, sendo assim, o H 2 S 2 O 7 pode também ser escrito como H 2 SO 4 · SO 3 .

Estrutura do ácido dissulfúrico

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Molécula de H2S2O7. Fonte: Jynto (mais deste usuário) [CC0], do Wikimedia Commons

Acima, você tem a estrutura do H 2 S 2 O 7 em um modelo de esferas e barras. Observe à primeira vista a simetria da molécula: o lado esquerdo da ponte de oxigênio é idêntico ao direito. Nessa perspectiva, a estrutura pode ser descrita com a fórmula HO 3 SOSO 3 H.

Nas duas extremidades, cada grupo hidroxila, cujo hidrogênio, por efeito indutivo de todos esses átomos de oxigênio, aumenta sua carga parcial positiva; e consequentemente, o ácido dissulfúrico tem uma acidez ainda mais forte que o ácido sulfúrico .

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A molécula pode ser escrito como H 2 SO 4 · SO 3 . No entanto, isso se refere mais a uma composição de óleo do que à estrutura de uma molécula.

No entanto, se uma molécula de água é adicionada a H 2 S 2 O 7 H, duas moléculas são libertadas 2 SO 4 :

H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4

A balança pode mudar para a esquerda: para a formação de H 2 S 2 O 7 a partir de H 2 SO 4 se o calor for fornecido. É por esta razão que o H 2 S 2 O 7 é também conhecida como ácido pirossulfúrico; uma vez que pode ser gerado após o aquecimento do ácido sulfúrico.

Além disso, como mencionado anteriormente, o H 2 S 2 O 7 é formada pela combinação directa de H 2 SO 4 e SO 3 :

SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7

Propriedades

As propriedades do ácido dissulfúrico não são muito bem definidas, porque é extremamente difícil isolar puramente do óleo.

Deve-se lembrar que no óleo pode haver outros compostos, com as fórmulas H 2 SO 4 xSO 3 , onde, dependendo do valor de x, pode haver estruturas poliméricas.

Uma maneira de visualizá-lo é imaginar que a estrutura superior do H 2 S 2 O 7 se torne mais alongada por mais unidades de SO 3 e pontes de oxigênio.

Em um estado quase puro, consiste em um sólido cristalino instável (fumaça) que derrete a 36 ° C. No entanto, este ponto de fusão pode variar dependendo da composição verdadeira.

O ácido dissulfúrico pode formar o que é conhecido como sais dissulfato (ou pirossulfatos). Por exemplo, se ele reage com o hidróxido de potássio, forma um pirossulfato de potássio, K 2 S 2 O 7 .

Além disso, pode-se dizer que possui um peso molecular de 178 g / mol e dois equivalentes ácidos (íons 2H + que podem ser neutralizados com uma base forte).

Reação de desidratação do açúcar

Com este composto em forma de óleo, uma reação curiosa pode ser realizada: a transformação de pedaços de açúcar em blocos de carbono.

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O H 2 S 2 O 7 reagem com açúcares eliminando todos os grupos OH na forma de água, que favorece a novas ligações entre átomos de carbono; sindicatos que acabam causando carvão preto.

Nomenclatura

O ácido dissulfúrico é considerado como o anidrido do ácido sulfúrico; isto é, perde uma molécula de produto da água da condensação entre duas moléculas de ácido. Dados tantos nomes possíveis para esse composto, a nomenclatura da IUPAC simplesmente recomenda a do ácido dissulfúrico.

O termo ‘piro’ refere-se exclusivamente ao formado como produto da aplicação de calor. O IUPAC não recomenda esse nome para H 2 S 2 O 7 ; Mas ainda é usado por muitos químicos hoje.

A terminação -ico permanece inalterada à medida que o átomo de enxofre continua a manter uma valência de +6. Por exemplo, pode ser calculado usando a seguinte operação aritmética:

2H + 2S + 7O = 0

2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0

S = 6

Usos

Armazenar ácido sulfúrico

O ácido dissulfúrico, dada a sua propriedade de solidificar como petróleo, é capaz de dissolver e armazenar o ácido sulfúrico com mais segurança. Isso ocorre porque o SO 3 escapa, criando uma “névoa” irrespirável, que é muito mais solúvel no H 2 SO 4 do que na água. Para o H 2 SO 4 , oleum suficiente adicionar água:

H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4

Síntese 100% de ácido sulfúrico

Da equação acima, o H 2 SO 4 diluída na água adicionada. Por exemplo, se tiver uma solução aquosa de H 2 SO 4 , em que o SO 3 tende a escapar e representar um risco para os trabalhadores, por adição de ácido sulfúrico fumante a esta solução reage com água para formar o ácido sulfúrico mais; isto é, aumentando sua concentração.

Se alguma água é adicionada mais SO 3 , que reage com o H 2 SO 4 para a produção de óleum ou dissulfureto, e, em seguida, retorna para hidratar esse “secagem” a H 2 SO 4 . O processo é repetido várias vezes para obter ácido sulfúrico a uma concentração de 100%.

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Um processo semelhante é usado para obter 100% de ácido nítrico. Também foi usado para desidratar outros produtos químicos, usados ​​na fabricação de explosivos.

Sulfonação

É usado para sulfonar estruturas, como corantes; isto é, adiciona grupos -SO 3 H, que, ao perder seu próton ácido, podem ser ancorados ao polímero da fibra têxtil.

Além disso, a acidez do ácido sulfúrico fumante é utilizado para alcançar a segunda nitração (adicionar grupos -NO 2 ) aos anéis aromáticos.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica (quarta edição). Mc Graw Hill
  2. Wikipedia (2018). Ácido dissulfúrico Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. PubChem (2019). Ácido pirossulfúrico Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee e Kwang S. Kim. (2015). Ácido dissulfúrico dissociado por duas moléculas de água: cálculos da teoria funcional ab initio e da densidade. Física, Química, Física, 2015, 17, 28556
  5. Contra Costa Health Services. (sf). Óxido / trióxido de enxofre: ficha química. [PDF]. Recuperado de: cchealth.org

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