Relatório 6 Sulfúrico

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
coordenação de engenharia química
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
propriedades do ácido sulfúrico
relatório de aula prática
PONTA GROSSA
2015
Ana melina mendes
fernanda primitz
marines paduch
pamela guaringue
Propriedades Do acido sulfurico
Trabalho apresentado à Disciplina de Química Inorgânica no Campus de Ponta Grossa da Universidade Tecnológica Federal do Paraná como requisito parcial da avaliação do 2º período letivo do Curso de Engenharia Química.
Professor: Ayala.
utfpr
PONTA GROSSA
2015
INTRODUÇÃO
	O ácido sulfúrico, H2SO4, é um ácido mineral diprótico forte, ou seja, tem a capcidade de liberar dois ions , incolor, inodor, em temperatura ambiete encontra-se no estado líquido. Seu ponto de fusao é 10°C, e quando em solução seu ponto de ebulição é 340°C. Possui uma densidade igual a 1,84g/cm3 e massa molecular igual a 98,08g/mol. É solúvel em água á qualquer concentração, dependendo da concentrações de água apresenta viscosidades próxima a de um óleo vegetal, assim é descrito geralmete como oleoso. 
O ácido sulfúrico possui várias aplicações entre elas: fabricação de fertilizantes, processamento de minérios, síntese química, processamento de efluentes líquidos, refino de petróleo, além de ser usado principalmente em baterias de carros como eletrólito.
Entre as principais caracteristicas do ácido está seu carater de ácido forte, o qual se acentua quando este é diluido (abaixo de concentrações molares de 90%), ser não volátil ou acido fixo, agente oxidante e desidratante. Quando o ácido está concentrado (acima de 90%), deixa de ter caráter ácido e acentua-se o seu poder desidratante. 
Reação com Água e Desidratações 
A reação de hidratação do ácido sulfúrico é altamente exotérmica. Se a água for vertida sobre o ácido sulfúrico concentrado, poderá ferver e espirrar de forma perigosa. Sempre se deve adicionar o ácido sobre a água e não o contrário. A reação consiste em formação de íons hidrônio, da seguinte forma:
Como a hidratação do ácido sulfúrico é exotermica possuindo ΔH = -880 kJ/mol, este ácido é um excelente agente desidratante. A afinidade do ácido sulfúrico por água é tanta que o ácido retira átomos de hidrogênio e oxigênio de outros compostos, um exemplo é a reação do acido sulfurico e sacarose (açúcar) C12H22O11, a qual forma carbono e água que é absorvida pelo acido. Essa reação pode ser observada quando uma gota de ácido sulfurico atinge uma folha de papel, e onde essa gota atingiu o papel fica um aspecto queimado.
Outras Reações
	Quando possui caráter ácido reage coma maioria das bases resultando no sulfato correspondente. Por exemplo, a reação entre ácido sulfúrico e óxido de cobre (II), que resulta em água e sulfato de cobre (II).
O ácido sulfúrico pode ser usado para deslocar o equilíbrio de ácidos fracos e seus sais conjugados. Por exemplo, com o acetato de sódio, o equilíbrio desloca-se para a direita, resultando em ácido acético e bissulfato de sódio.
O ácido sulfúrico reage com a maioria dos metais resultando na formação de gás hidrogênio e o sulfato do metal correspondente. O ácido sulfúrico diluído ataca o ferro, o alumínio, o zinco, o manganês e o níquel, porém o estanho e o cobre já precisam de ácido quente concentrado. Mas há dois metais que são inertes ao ácido sulfúrico que são o chumbo e o tungstênio. A reação com o ferro é uma reação típica para boa parte dos metais. 
A reação do ácido sulfúrico com o estanho é atípica, porque forma dióxido de enxofre no lugar do hidrogênio.
Mesmo o ácido sulfúrico sendo forte agente oxidante, o ácido não é capaz de oxidar o cloro, do cloreto de sódio, assim ocorre a formação de bissulfato de sódio e ácido cloridrico. Mas tem a capacidade de oxidar o bromo e o iodo.
Método de Contato ou Processo de Contato
Em 1831, o comerciante de vinagre britânico Peregrine Phillips patenteou um processo bem mais econômico de produção de trióxido de enxofre e ácido sulfúrico concentrado, conhecido como processo de contato. Praticamente toda a produção mundial atual de ácido sulfúrico utiliza este método, pois pode gerar altas concentrações. A primiera etapa consiste na obtenção de dióxido de enxofre através da oxidação do enxofre ou atraves da oxidação da pirita .
 Em seguida ocorre à purificação do dióxido de enxofre com o objetivo de evitar o envenenamento do catalisador atraves da eliminação de impurezas. A próxima etapa consiste na oxidação catalitica do dióxido de enxofre, onde é usado um dos seguintes catalisadores: (o vanatio é o mais utilizado), por se tratar de uma reação reversivel o catalisador favorece a oxidação do dioxido de enxofre.
A última etapa envolve a absorção do trióxido de enxofre pelo ácido sulfúrico resultando no oleum (H2S2O7) também conhecido com ácido sulfúrico fumegante que posteriormente é diluído resultando em ácido sulfúrico. A reação direta entre o trióxido de enxofre e ácido sulfúrico não é aconselhada, pois a reação é muito exotérmica resultando assim em vapores de ácido sulfúrico que são difíceis de condesar e também por possui um elevedo custo.
OBJETIVOS
	Observar experimentalmente, algumas propriedades do ácido sulfúrico, como agente desidratante e oxidante e seu comportamento como ácido forte e fixo.
MATERIAL E MÉTODOS
Materiais e Reagentes
Tubos de ensaios
Estante para tubos de ensaio
Becker
Pipeta graduada com pêra
Papel indicador universal
Ácido sulfúrico concentrado
Pedaços de madeira
Pedaços de papel
Açúcar
Zinco metálico concentrado
Solução de cloreto de bário a 5% (BaCl2)
Cobre em aparas
Carbonato de cálcio em pó (CaCO3)
Procedimento Experimental
2.1 Cuidados
Evitar o contato com a pele e olhas porque o acido sulfúrico é corrosivo. Se isto ocorrer, lave o local atingido imediatamente com bastante água.
Ao vertê-lo de um recipiete para outro, tomar bastante cuidado.
A dissolução do em água é fortemente exotérmica. Nunca colocar água em , pois poderá haver explosão. Adicionar sempre o ácido sobre a água, deixando escorrer vagarosamente o ácido sobre a água, agitando a mistura com um bastão de vidro.
2.2 Agente desidratante
Foram colocados em três tubos de ensaio, entre 3 e 5 ml de ácido sulfúrico concentrado, posteriormente foram colocados em um tubo um pedaço pequeno de papel, em outro um de madeira, e no terceiro tubo uma pequena porção de açúcar. Deixou-se em repouso para observação.
2.3 Agente oxidante
Em um quarto tubo que também continha de 3 a 5 ml de ácido sulfúrico foi colocado algumas aparas de cobre para observação.
2.4 Ácido forte e fixo
Após realizado as observações dos itens anteriores, foi colocado 3 ml de ácido sulfúrico em um becker de 200 ml onde continha de 30 a 40 ml de água destilada. Foi mergulhado papel indicador universal para a medição do pH. Após realizada a medição do pH a solução foi divida em três tubo de ensaio. No primeiro foi colocado pedaços de zinco, no segundo gotas de uma solução de BaCl2, posteriomente em ambos foi adicionado 3 ml de HCl concentrado, e no terceiro uma ponta de espátula de carbonato de cálcio em pó.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
No tubo de ensaio onde continha o pedaço de papel com o ácido observou-se que formaram-se muitas bolhas e aos poucos os pedaços brancos iam se dissolvendo. No tubo onde continha o pedaço de madeira, a lateral da madeira ficou preta e aos poucos toda ela se escureceu deixando o liquido com uma cor caramelizada. Assim como a madeira, no tubo onde continha o foi de caramelo a preto, deixando o fundo do tubo inteiro preto como petroleo. No tubo onde continha as aparas de cobre não ocorreu reação.
Ao utlizar um papel indicador universal, que é constituído por uma mistura de vários indicadores e de um papel especial, e atraves da variação de cores que pode variar entre vermelho (ph entre 0 e 2-ácido forte), laranja (pH entre 2 e 4,8-ácido), amarelo (pH entre 4,8 e 7-ácidofraco), esverdeado (pH aproximadamente 7-neutro), verde (pH entre 7 e 7,5-base fraca), azul (pH entre 7,5 e 11-base) e roxo (pH entre 11 e 14-base forte) foi observada uma tonalidade avermelhada, assim indicando um pH entre 0 e 2, portanto uma solução fortemente ácida.
No tubo onde continha o zinco, após a adiçãao deste no ácido diluido obervou-se que o zinco se dissolveu liberando gás, essa reação ocorre devido ao ácido sulfúrico ter um alto poder oxidante assim formando sulfato de zinco e hidrogênio.
	Quando foi adicionado ácido clorídrico na solução a velocidade de reação aumentou, pois o ácido clorídrico tambem reage com o zinco formando cloreto de zinco e hidrogênio, dessa forma o zinco na solução é consumido com uma velocidade maior.
No tubo com o BaCl2 após adiciona-lo ocorreu a formação de um precipitado branco, pois um dos produtos formados pela reação é o sulfato de bário que tem uma solubilidade em água muito baixa, assim é considerado um sal insolúvel em água.
Quando foi adicionado ácido clorídrico observou-se que a solução ficou com um aspecto leitoso. Isso ocorre devido ao efeito do ion comum na solução, ou seja, com uma maior presença de ions cloreto o equilibrio da reação é deslocado, dessa forma tendo uma maior presença de cloreto de bário e não de sulfato de bário. Assim a quantidade de sufato de bário diminuirá reduzindo a quantidade de precipitado na solução.
No ultimo tubo onde foi adicionado CaCO3 ocorreu a liberação de gás rapidamente e a formação de um precipitado branco. O desprendimento de gás se deve a liberação de dióxido de carbono através do ácido carbônico que é instável e se dissocia em moléculas de água e dióxido de carbono. O precipitado branco se deve a formção de sulfato de cálcio que possui uma solubilidade em água muito baixa assim considerado um sal insolúvel em água.
QUESTIONÁRIO
1. Escrever as reações ocorridas no processo de obtenção do , pelo método de contato.
1ª Etapa: Combustão do enxofre:
2ª Etapa: tratamento do dióxido de enxofre para retirar impurezas;
3ª Etapa: Oxidaçao catalítica do dióxido de enxofre:
4ª Etapa: Absorção do trióxido de enxofre pelo ácido sulfúrico:
2. O que é uma mistura azeotrópica?
	São misturas homogêneas que se comportam como substâncias puras em relação a temperatura de ebulição, ou seja, a temperatura permanece inalterada do ínicio ao fim da ebulição da solução, mesmo sendo formadas por duas substancias ou compostos distintos, sendo assim é impossivel separar as substâncias através de destilação.
3. Escrever todas as equações das reações ocorridas nas verificações experimentais das propriedades do ácido sulfúrico.
Reação do açucar com ácido sulfúrico
Reação do zinco com ácido sulfúrico
Reação do zinco com a solução de ácido sulfurico com acido cloridrico
Reação do cloreto de bário com ácido sulfúrico
Reação do cloreto de bário com a solução de ácido sulfúrico com ácido cloridrico
Reação de carbonato de cálcio com ácido sulfúrico
4. Pesquisar cinco aplicações do .
• As baterias de chumbo-ácido presente em automóveis contêm ácido sulfúrico como eletrólito;
• Na fabricação de explosivos;
• No refino do petróleo, removendo impurezas da gasolina e de outros óleos;
• Na produção de outros ácidos, como o ácido fosfórico (H3PO4) e o ácido Nítrico (HNO3);
• Na indústria de fertilizantes.
5. Por que o em contato com a pele produz queimaduras?
	Porque ao entrar em contato com a pele o ácido sulfúrico retira a água do tecido organico, devido ao seu alto poder desidratante. Além disso, a reação entre o ácido sulfúrico e a pele é extremamente exotérmica o que provoca a carbonização do tecido, podemos comparar essa reação com a combustação do açucar e acido, quando este ultimo retira todo oxigenio e hidrogenio da estrutura da sacarose.
CONCLUSÃO
A realização dessa prática nos mostrou as propriedades do ácido sulfurico, onde foi possivel observar seu carater de ácido forte que na presença de metais ou sais reage formando os sulfatos correspondentes, além de suas reações serem exotérmicas. Também foi possivel observar seu poder desidratante o que lhe confere todas as suas regras de manipulação, pois em contato com a pele provoca queimaduras, se for inalado provoca corrosão das mucosas internas podendo provocar hemorragia e levar a morte conforme a quantidade inalada.
	Mesmo tendo todo um perigo ao manipulá-lo, este ácido é um dos compostos com maior fabricação mundial, podendo ser um dos indicativos de crescimento industrial de um país juntamente com o ferro e o aço, devido a sua larga utilização em indústrias das mais diversas áreas. Com essas observações podemos considerar que o ácido sulfúrico tem um alto grau de importância dentro da sociedade moderna, devido as suas características e vasta utilização industrial.
REFERÊNCIAS
CAMPOS, Vinicius R. Àcido sulfurico. Revista Virtual de Química, v. 3 n°3. 20 de junho de 2011.
ALVES, Líria. Indicadores de pH. Diponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/indicadores-ph.htm>.
ALVES, Líria. Misturas azeotrópicas. Diponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/mistura-azeotropica.htm>. 
DE SOUZA, Líria Alves. Misturas azeotrópicas e eutéticas. Disponível em: <http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/misturas-azeotropicas-euteticas.htm>. 
FOGAÇA, Jennifer. Uso do ácido sulfurico pela industria. Disponivel em: < http://www.brasilescola.com/quimica/uso-Acido-sulfurico-pela-industria.htm> .