Acido solforico

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Nome IUPAC
Acido solforico

diidrossido di diossizolfo
Nomi alternativi
vetriolo perossodisolfato
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	H₂SO₄
Massa molecolare (uma)	98,08
Aspetto	liquido incoloro
Numero CAS	7664-93-9
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g·cm^-3, in c.n.)	1,84
Solubilità in acqua	completa con reazione esotermica
Costante di dissociazione acida a 298 K	K₁: elevata K₂: 1,02 × 10^-2
Temperatura di fusione (K)	258 (-15°C)
Temperatura di ebollizione (K)	583 K (310°C)
Tensione di vapore (Pa) a 293 K	0,01
Proprietà termochimiche
Δ_fH⁰ (kJ·mol^-1)	-814
Δ_fG⁰ (kJ·mol^-1)	-690
S⁰_m(J·K^-1mol^-1)	156,9
C⁰_p,m(J·K^-1mol^-1)	138,9
Indicazioni di sicurezza
frasi R: R 35 frasi S: S 26-30-45 Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela. Leggi il disclaimer
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L'acido solforico è un acido minerale forte, liquido a temperatura ambiente, oleoso, incoloro e inodoro; la sua formula chimica è H₂SO₄. Il suo numero CAS è 7664-93-9.
I suoi sali vengono chiamati solfati. Un solfato molto comune è il gesso, che è solfato di calcio diidrato.
In soluzione acquosa concentrata (>90%) è noto anche con il nome di vetriolo.
Soluzioni di anidride solforica al 30% in acido solforico sono note come oleum fumante.

Solubile in acqua e in etanolo con reazione esotermica anche violenta, in forma concentrata può causare gravi ustioni per contatto con la pelle.

L'acido solforico ha svariate applicazioni, sia a livello di laboratorio che industriale. Tra queste si annoverano la produzione di fertilizzanti, il trattamento dei minerali, la sintesi chimica, la raffinazione del petrolio ed il trattamento delle acque di scarico. È altresì l'acido contenuto nelle batterie per autoveicoli.

In combinazione con l'acido nitrico forma lo ione nitronio (NO₂⁺), intermedio nella reazione di nitrazione, impiegata industrialmente per la produzione del trinitrotoluene (TNT), della nitroglicerina e del fulmicotone.

Tra gli additivi alimentari, è identificato dalla sigla E 513

[modifica] Storia dell'acido solforico

La scoperta dell'acido solforico risale al IX secolo ed è attribuita al medico ed alchimista islamico Ibn Zakariya al-Razi, che lo ottenne per distillazione a secco di minerali contenenti ferro (II) solfato eptaidrato FeSO₄ • 7 H₂O - noto come vetriolo verde - e rame (II) solfato pentaidrato CuSO₄ • 5 H₂O - noto come vetriolo azzurro.
Per effetto del calore questi sali si decompongono nei rispettivi ossidi di ferro e rame, in acqua ed anidride solforica SO₃; queste ultime due si combinano formando una soluzione diluita di acido solforico.
Il metodo si diffuse in Europa attraverso la traduzione degli scritti di fonte islamica, per questo l'acido solforico era noto agli alchimisti europei nel medioevo con nomi quali come olio di vetriolo o spirito di vetriolo.

Nel XVII secolo il chimico tedesco-olandese Johann Glauber preparò l'acido solforico bruciando zolfo e salnitro (ovvero nitrato di potassio) in presenza di vapore acqueo. Il salnitro ossida lo zolfo a anidride solforica, SO₃, la quale si combina con l'acqua a dare l'acido. Joshua Ward, un farmacista londinese adottò questo metodo per una produzione su grossa scala nel 1736.

Nel 1746 a Birmingham, John Roebuck iniziò a produrre industrialmente l'acido solforico sfruttando lo stesso metodo, ma operando in camere di piombo, che erano più robuste, più grandi e meno costose dei recipienti di vetro usati fino ad allora. Questo processo a camere di piombo, successivamente adattato e rifinito negli anni, è rimasto per quasi due secoli il processo industriale più diffuso per produrre acido solforico.

L'acido prodotto da Roebuck aveva una concentrazione media del 35-40%. Successivi miglioramenti del processo apportate dal chimico francese Joseph-Louis Gay-Lussac e dal chimico inglese John Glover portarono il prodotto ad una concentrazione del 78%.
Tuttavia, la produzione di alcune tinture nonché alcuni processi chimici richiedevano l'uso di acido solforico più concentrato, che per tutto il XVIII secolo fu ottenuto solo per distillazione dei minerali, in modo analogo a come si operava nel medio evo, arrostendo la pirite (solfuro di ferro, FeS₂) in presenza di aria per trasformarla in solfato ferrico Fe₂(SO₄)₃ che veniva poi successivamente decomposto per riscaldamento a 480°C in ossido ferrico e anidride solforica. L'anidride solforica veniva poi aggiunta all'acqua nelle proporzioni desiderate ottenendo acido solforico alla concentrazione desiderata. Questo processo era però particolarmente costoso e non portò mai alla produzione di grandi volumi di acido solforico concentrato.

Nel 1831 fu un commerciante di aceto, il britannico Peregrine Phillips, a brevettare un processo più economico per la produzione di anidride solforica e acido solforico concentrato. Nel suo processo lo zolfo o la pirite venivano bruciati a dare anidride solforosa, SO₂, che veniva successivamente trasformata con alte rese in SO₃ tramite reazione con l'ossigeno dell'aria passando su un catalizzatore di platino ad alta temperatura. La domanda di acido solforico concentrato all'epoca non fu tale da giustificare la realizzazione di un impianto; il primo impianto che utilizzò questo processo (detto a contatto) fu costruito nel 1875 a Freiburg, in Germania.

Nel 1915 la tedesca BASF sostituì il catalizzatore di platino con un più economico catalizzatore di vanadio pentossido, V₂O₅. Questo, unito alla crescita della domanda, portò alla graduale sostituzione degli impianti a camera di piombo con impianti a contatto. Nel 1930 questi ultimi fornivano al mercato circa un quarto della produzione totale di acido solforico, oggi ne forniscono la quasi totalità.

% H₂SO₄	Molarità	Densità
Densità delle soluzioni acquose
0,261	0,027	1,000
7,704	0,825	1,050
14,73	1,652	1,100
21,38	2,507	1,150
27,72	3,302	1,200
33,82	4,310	1,250
39,68	5,259	1,300
45,26	6,229	1,350
50,50	7,208	1,400
55,45	8,198	1,450
60,17	9,202	1,500
64,71	10,23	1,550
69,09	11,27	1,600
73,37	12,43	1,650
77,63	13,46	1,700
82,09	14,65	1,750
87,69	16,09	1,800