L'acide sulfurique

[Khatima88]

L'acidesulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4. C'est un acide minéralfort (au contraire des acides organiques) miscible à l'eau en toutes proportions. Il est par exemple très présent dans l'atmosphère de Vénus. C'est aussi un des constituants les plus fréquents des pluies acides.
Propriétés physiques
L'acide sulfurique pur est un liquide visqueux, incolore et inodore. Diverses impuretés le colorent souvent en jaune brun. Sa concentration est souvent exprimée en degré Baumé.
Il existe un mélange azéotrope avec l'eau (98,3% d'H2SO4 et 1,7% d'eau) T° d'ébullition : 338 °C
L'acide sulfurique est un diacide. La première acidité est forte (pKa ~ -7), la seconde plus faible (pKa = 1,88).
Les sels sont les hydrogénosulfates HSO4- et les sulfates SO42-.

1-Propriétés chimiques

1-1Propriétés propres

Si, lors de la préparation de l'acide, de grandes concentrations de trioxyde de soufre SO3 (g) sont utilisées, il se forme une solution de SO3 (solv) dans H2SO4 (l) qui est appelée « acide sulfurique fumant » ou oléum.
Sous l'action de la chaleur, l'acide sulfurique se décompose en trioxyde de soufre et en eau. La réaction est pratiquement complète à 450 °C (ΔH de décomposition = +177 kJ/mol).
À température plus élevée, le trioxyde de soufre se décompose en dioxyde de soufre et en oxygène.
L'acide sulfurique concentré est un produit oxydant et déshydratant.

1-2Combinaison avec d'autres acides

En combinaison avec l'acide nitrique, l'acide sulfurique forme l'ion nitronium, qui est employé dans la nitration des composés. Le processus de la nitration est employé pour fabriquer de nombreux explosifs, y compris le trinitrotoluène, la nitroglycérine, et le coton-poudre.

1-3Combinaison avec de l'eau:

La réaction d'hydratation de l'acide sulfurique dégage beaucoup de chaleur : elle peut même conduire à faire bouillir l'eau dans laquelle l'acide sulfurique est versée, voire provoquer des explosions avec projection de liquide (un peu comme lorsqu'on jette de l'eau dans de l'huile bouillante).

2-Synthèse de l'acide sulfurique.
2.1. Obtention de SO2.
La source principale en est le soufre :
Mais dans certains sites, c'est le minerai lui même qui est grillé ; par exemple à partir de la pyrite FeS2 :
2.2. Oxydation de SO2.
Le soufre est d'abord brûlé en dioxyde de soufre, puis celui-ci est oxydé en acide sulfurique, soit directement (procédé des chambres de plomb), soit indirectement (procédé de contact).
2.2.1. Procédé des chambres de plomb
Les gaz utilisés sont SO2 , NO , N2 , O2 , et N2 . Nous avons déjà étudié ce procédé dans le chapitre portant sur les propriétés de l'acide nitrique. Les chambres de plomb permettent de récupérer l'acide sulfurique, car le plomb se recouvre de sulfate de plomb PbSO4 , insoluble dans l'acide sulfurique. Il se forme intermédiairement le sulfate acide de nitrosyle HO-SO2-ONO .
2.2.2. Procédé de contact.
Il a été découvert en 1831 à Bristoll. En 1891, BASF découvre le catalyseur le plus efficace : le pentoxyde de divanadium V2O5
La température d'inversion est de 1058 K , soit 785 °C.
Calculons le rendement de la réaction :

Utilisations:

- fabrication d'engrais dits superphosphates ;
- industrie des textiles artificiels ;
- traitement (lessivage) des minerais ;
- synthèse de composés chimiques (colorants, explosifs, détergents, divers sels, autres acides...) ;
- raffinage du pétrole ;
- traitement de l'eau
- sulfonation ;