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O ácido sulfúrico, H2SO4 - 98,08 g.mol-1, (salientar H, S, O) é uma substância líquida (T.F. 10oC e T.E. 337oC) nas condições ambiente. A molécula de ácido sulfúrico tem comprimentos de ligação S=O de 143pm, S-OH de 154pm e O-H de 66pm; e ângulos de ligação O-S-O de 117,9o , HO-S-OH de 105,2o, O-S-OH 105,9o e S-O-H 112,6o . A molécula de ácido sulfúrico pertence ao grupo de simetria C2v, apresentando os seguintes elementos de simetria: eixo próprio de rotação e planos de simetria vertical.
O ácido sulfúrico é um substância polar com momento de dipolo de 2.9 D, sendo as ligações H-O altamente polarizadas.
O ácido sulfúrico é um ácido diprótico forte sendo a reação de hidratação do ácido sulfúrico extremamente exotérmica. O primeiro H+ do H2SO4 se ioniza completamente exibindo carater tipicamente forte (1) ao passo que a segunda ionização apresenta carárer mais fraco(2):
H2SO4 (aq) → H+(aq) + HSO4-(aq) pKa = -3 (1)
HSO4- (aq) → H+(aq) + SO4-2(aq) pKa = 2 (2)
Tal comportamento se deve a menor carga líquida a ser distribuída no HSO4- em relação ao SO4-2. O ácido sulfúrico reage com a maior parte das bases e óxidos metálicos originando o sulfato correspondente, como na reação de CuO para originar sulfato de cobre (II) usado como fungicida:
CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O (l) (3)
O ácido sulfúrico é obtido a partir de enxofre, oxigênio e água pelo processo de contato:
S (s) + O2 (g) → SO2 (g) (4)
2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g) (na presença de V2O5) (5)
O produto do processo é o ácido sulfúrico fumegante, contendo SO3, H2SO4.SO3 (oleum - reação 6). O oleum é convertido a ácido sulfúrico concentrado na reação com quantidades controladas de água (7).
H2SO4(l) + SO3(g) → H2SO4.SO3 (l) (6)
H2SO4.SO3 (l) + H2O(l) → 2 H2SO4 (l) (7)
O oleum é um forte agente desidrante, oxidante e sulfonante.
O ácido sulfúrico é um importante commodity químico, podendo sua produção ser parâmertro para avaliar o desenvolvimento industrial de um país. O ácido sulfúrico é principalmente usado para produção de ácido fosfórico, importante reagente para produção de fertilizantes e detergentes (8):
Ca5F(PO4)3(s) + 5 H2SO4(aq) + 10 H2O(l) → (8)
5 CaSO4·2H2O(s) + HF(aq) + 3 H3PO4(aq)
Dentre inúmeros outros processos, o ácido sulfúrico também é largamente utilizado na indústria siderúrgica no tratamento da ferrugem e na indústria têxtil para obter caprolactama, matéria-prima da produção de nylon.