Ácido sulfúrico, H₂SO₄

O ácido sulfúrico, H₂SO₄ - 98,08 g.mol^-1, (salientar H, S, O) é uma substância líquida (T.F. 10^oC e T.E. 337^oC) 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 117,9^o , HO-S-OH de 105,2^o, O-S-OH 105,9^o e S-O-H 112,6^o . A molécula de ácido sulfúrico pertence ao grupo de simetria C_2v, 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.