O Relatório Sobre Ácido Sulfúrico

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   Processos Inorgânicos I

Ácido Sulfúrico

Professora: Cinthya Helena

Alunos:Andreas César,Caio Alves,Lucas de Oliveira ,Mateus Marques ,Samuel de Oliveira e Samuel Ferreira

Turma:Quim 271

Introdução:

Na atualidade, um dos produtos químicos mais utilizados é o ácido sulfúrico que foi descoberto um pouco antes do século 16. O primeiro modo para se obter o ácido sulfúrico foi a partir da destilação seca do sulfato ferroso hidratado e o sulfato cúprico hidratado. O primeiro uso em relação ao meio industrial foi no processo de Leblanc para fazer o carbonato de cálcio.

Um método de obtenção do ácido sulfúrico era a partir da queima do sulfuro com nitrato de potássio, porém o rendimento era baixo, em torno de 30-40%, e logo foi substituído pelo método das câmeras de chumbo que dava um rendimento de 78%. Desde então o método continuou sendo melhorado até que foi desenvolvido o método de contato que passou a ser mais utilizado quando a necessidade era ter um ácido mais concentrado.

Método das câmeras de chumbo

Nesse processo são utilizadas duas torres, uma chama de torre de Glover e a outra, de torre de Gay-Lussac e algumas câmaras. Na torre de Glover ocorria uma reação entre o SO2 e NO2 formando SO3 e NO, então o SO3 ia para as câmaras onde era diluído em água formando o H2SO4 e o NO ia para a torre de Gay-Lussac onde é reciclado, sendo oxidado a NO2.

Método de contato

Nesse método o SO2 é obtido a partir da queima do enxofre elementar. Em seguida o SO2 é oxidado a SO3 com a presença de V2O5 como catalisador isso tudo feito em um conversor, em segundo num segundo conversor com temperatura de 500-600 °C obtendo o máximo da conversão de  SO3. Depois é feita a absorção com ácido sulfúrico formando H2S2O7 que reage com água para formar o ácido sulfúrico concentrado que é o desejado.

Propriedades do Ácido Sulfúrico:

O acido sulfúrico é um acido forte, dibásico.  Ele é considerado um acido forte devido ao seu elevado grau de ionização. É também um agente oxidante e desidratante , sobretudo frente a compostos orgânicos. Sua capacidade de ser desidratanteé importante na absorção da água formada em certas conversões químicas como a nitração, a esterificação e a sulfonação, assegurando elevados rendimentos aos processos.

O ácido sulfúrico é um líquido incolor, denso (1,84 g/mL), viscoso, tóxico, corrosivo e praticamente não volátil, pois seu ponto de ebulição é igual a 338ºC ao nível do mar.Esse ácido inorgânico é a solução aquosa de sulfato de hidrogênio.

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Esse ácido é muito perigoso porque possui ação oxidante e, principalmente, desidratante de açúcares, amidos e celulose (como foi falado acima). Por exemplo, se adicionarmos ácido sulfúrico em açúcar comum (sacarose), veremos uma reação espetacular: a partir de finos e pequenos cristais brancos começa a crescer cada vez mais uma substância preta e dura (carvão).

Reação de desidratação da sacarose:

C12H22O11 + H2SO4(aq) → 12 C(s) + 11 H2O(v)
açúcar            ácido         carvão      vapor
comum         sulfúrico                    de água

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Devido ter um alto poder oxidante e desidratante, isso faz ele se tornar muito corrosivo e por isso tão perigoso. Por ter essa ação corrosiva nos tecidos dos organismos vivos, causa queimaduras severas na pele.

Aplicações:

Geração térmica de energia para tratamento de caldeiras, refino de petróleo, nas indústrias de  fertilizantes, fabricação de explosivos.

Matérias Primas:

O enxofre pode ser encontrado dentro de minérios, calcários porosos, e para sua mineração é utilizado o processo Frasch, desenvolvido por um cientista de mesmo nome em 1890. Nesse processo, o enxofre é fundido no subsolo e depois é bombeado, com equipamentos parecidos com os utilizados em perfuração de petróleo, para o solo.

Três tubos, concêntricos e com diâmetro de 3, 10 e 20 centímetros, são inseridos dentro do local de perfuração do poço, e é utilizada água para que ocorra fusão do enxofre, que tem ponto de fusão de 119 °C, que afunda na água, por ser mais denso. Depositando-se no poço, o enxofre é empurrado pela pressão da água para cima, sendo necessário somente a inserção de ar líquido pelo tubo de 3 centímetros para que o enxofre chegue a superfície.

Após esse processo, o enxofre atravessa linhas aquecidas por vapor, até chegar em um separador em que o ar é removido. Depois, o mesmo é solidificado ou mantido no estado líquido, em tanques de armazenamento por vapor.

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O enxofre também pode ser produzido a partir de gases combustíveis, principalmente do gás natural, sendo para isso feita a remoção de sulfeto de hidrogênio (H2S). Esse processo ocorre pela dissolução do gás em carbonato de potássio, ou etanolamina, e posteriormente um aquecimento. O H2S obtido passa por fornos especiais e é convertido a SO2, posteriormente sendo convertido a enxofre, pelo processo Claus.

[pic 5]Fluxograma do Processo Claus

Tipos de Produção:

Existem duas formas principais de produção do ácido sulfúrico em escala industrial, o processo de câmara e o de contato. Ambos possuem alguns pontos em comum como o uso de catalisadores; uso do ar atmosférico como fonte de oxigênio e produção a partir do anidrido sulfuroso (SO2). O processo de câmara se tornou obsoleto por questões econômicas relacionadas à demanda de ácido sulfúrico.

Processo de contato

A produção de ácido sulfúrico através do processo de contato pode ser dividida em três  partes: