- Estrutura do ácido dissulfúrico
- Propriedades
- Reação de desidratação de açúcar
- Nomenclatura
- Formulários
- Armazena ácido sulfúrico
- Síntese de ácido sulfúrico 100%
- Sulfonação
- Referências
O ácido dissulfúrico é um dos muitos oxoácidos de enxofre, com a fórmula química H 2 S 2 O 7. A fórmula indica explicitamente que existem dois átomos de enxofre e, como seu nome também indica, deve haver duas moléculas de H 2 SO 4 em uma; entretanto, existem sete oxigênios em vez de oito, portanto, um enxofre deve ter três.
Este ácido é considerado um dos principais componentes do oleum (ou ácido sulfúrico fumegante), que é uma forma "densa" de ácido sulfúrico. Tal é o seu predomínio, que alguns consideram oleum como sinônimo de ácido dissulfúrico; que também é conhecido pelo nome tradicional de ácido pirossulfúrico.
Oleum. Fonte: W. Oelen, via Wikimedia Commons
A imagem mostra um recipiente com oleum, com concentração de trióxido de enxofre, SO 3, a 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 anterior refere-se à participação de SO 3 em H 2 S 2 O 7; isto é, uma molécula de H 2 SO 4 reage com uma de SO 3 para formar ácido dissulfúrico. Sendo este o caso, H 2 S 2 O 7 também pode ser escrito como H 2 SO 4 · SO 3.
Estrutura do ácido dissulfúrico
Molécula de H2S2O7. Fonte:. Jynto (mais deste usuário), do Wikimedia Commons
Acima está a estrutura de 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. Dessa perspectiva, a estrutura pode ser descrita com a fórmula HO 3 SOSO 3 H.
Em ambas as extremidades estão 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 do que o ácido sulfúrico.
A molécula pode ser escrita como H 2 SO 4 · SO 3. No entanto, isso se refere mais a uma composição de oleum do que à estrutura de uma molécula.
No entanto, se uma molécula de água for adicionada a H 2 S 2 O 7, duas moléculas de H 2 SO 4 serão liberadas:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
O equilíbrio pode se deslocar para a esquerda: para a formação de H 2 S 2 O 7 a partir de H 2 SO 4 se for fornecido com calor. É por esta razão que o H 2 S 2 O 7 também é conhecido como ácido pirossulfúrico; uma vez que pode ser gerado após o aquecimento do ácido sulfúrico.
Além disso, como mencionado no início, H 2 S 2 O 7 é formado pela combinação direta 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 estão muito bem definidas, porque é extremamente difícil isolar puramente do oleum.
Deve-se lembrar que no oleum podem haver outros compostos, com as fórmulas H 2 SO 4 · xSO 3, onde dependendo do valor de x, até mesmo estruturas poliméricas podem estar presentes.
Uma maneira de visualizar isso é imaginar que a estrutura superior de H 2 S 2 O 7 se torna mais alongada por mais unidades de SO 3 e pontes de oxigênio.
Em estado quase puro é constituído por um sólido cristalino instável (fumegante) que funde a 36ºC. No entanto, este ponto de fusão pode variar dependendo da verdadeira composição.
O ácido dissulfúrico pode formar o que é conhecido como sais dissulfato (ou pirossulfato). Por exemplo, se reage com hidróxido de potássio, forma pirossulfato de potássio, K 2 S 2 O 7.
Além disso, pode-se afirmar que possui um peso molecular de 178 g / mol, e dois equivalentes ácidos (2 íons H + que podem ser neutralizados com uma base forte).
Reação de desidratação de açúcar
Com esse composto na forma de oleum, pode-se realizar uma reação curiosa: a transformação de cubos de açúcar em blocos de carbono.
O H 2 S 2 O 7 reage com os açúcares eliminando todos os seus grupos OH na forma de água, o que favorece novas ligações entre os átomos de carbono; sindicatos que acabam causando o carbono negro.
Nomenclatura
O ácido dissulfúrico é considerado o anidrido do ácido sulfúrico; em outras palavras, ele perde uma molécula de água como resultado da condensação entre duas moléculas de ácido. Dados tantos nomes possíveis para este composto, a nomenclatura IUPAC simplesmente recomenda o ácido dissulfúrico.
O termo 'piro' refere-se exclusivamente àquele formado como produto da aplicação de calor. A IUPAC não recomenda esse nome para H 2 S 2 O 7; mas ainda hoje é usado por muitos químicos.
A terminação -ico permanece inalterada já que o átomo de enxofre continua a manter uma valência de +6. Por exemplo, ele pode ser calculado usando a seguinte operação aritmética:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Formulários
Armazena ácido sulfúrico
O ácido dissulfúrico, devido à sua propriedade de se solidificar como o oleum, 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 em H 2 SO 4 do que na água. Para obter H 2 SO 4, bastaria adicionar água ao oleum:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Síntese de ácido sulfúrico 100%
Da equação anterior, o H 2 SO 4 é diluído na água adicionada. Por exemplo, se você tem uma solução aquosa de H 2 SO 4, onde o SO 3 tende a escapar e representa um risco para os trabalhadores, quando o oleum é adicionado à solução ele reage com a água, formando mais ácido sulfúrico; isto é, aumentando sua concentração.
Se restar um pouco de água, mais SO 3 é adicionado, que reage com o H 2 SO 4 para produzir mais ácido dissulfúrico ou oleum, e então reidrata por "secagem" do H 2 SO 4. O processo é repetido o suficiente para se obter ácido sulfúrico na concentração de 100%.
Um processo semelhante é usado para obter ácido nítrico 100%. Da mesma forma, tem sido usado para desidratar outras substâncias químicas usadas para fazer explosivos.
Sulfonação
É usado para sulfonar estruturas, como as de corantes; isto é, adiciona grupos -SO 3 H, que ao perder seu próton ácido podem se ancorar ao polímero da fibra têxtil.
Por outro lado, a acidez do oleum é utilizada para obter a segunda nitração (adicionar grupos -NO 2) aos anéis aromáticos.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2018). Ácido dissulfúrico. Recuperado de: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Ácido pirossulfúrico. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee e Kwang S. Kim. (2015). Ácido dissulfúrico dissociado por duas moléculas de água: cálculos ab initio e teoria do funcional da densidade. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Serviços de Saúde Contra Costa. (sf). Óleo / trióxido de enxofre: ficha técnica.. Recuperado de: cchealth.org