1.

Introduzione

Acido solforico Liquido incolore e oleoso di formula H₂SO₄. In forma concentrata è estremamente corrosivo, distrugge i tessuti cutanei e, se portato a contatto con gli occhi, può causare cecità. La sua diluizione è un'operazione potenzialmente pericolosa poiché accompagnata da sviluppo di grandi quantità di calore: la soluzione può quindi entrare in ebollizione con proiezione dell'acido fuori dal contenitore.

Noto già nell'antichità, l'acido solforico fu sintetizzato dai primi alchimisti mediante distillazione di solfati naturali e dissoluzione in acqua del triossido di zolfo (o anidride solforica) così sviluppato. Nel XV secolo il metodo fu perfezionato usando come materia prima il solfato di ferro (II) idrato (vetriolo verde), distillato con sabbia. Il primo processo di produzione industriale fu messo a punto nel 1740, sfruttando la combustione dello zolfo con il nitrato di potassio contenuto in una capsula sospesa in una bolla di vetro parzialmente riempita d'acqua.

2.

Proprietà

L'acido solforico è un acido forte, ossia in soluzione acquosa si dissocia quasi completamente negli ioni idrogeno e solfato secondo la reazione H₂SO₄→ 2H⁺ + SO₄^2-. Le sue soluzioni presentano tutte le caratteristiche degli acidi, in particolare neutralizzano gli alcali e corrodono i metalli reattivi con formazione di idrogeno gassoso. I sali dell'acido solforico possono contenere lo ione solfato SO₄^2- oppure lo ione idrogenosolfato (bisolfato) HSO₄^-.

L'acido concentrato è un agente ossidante in grado di dissolvere anche metalli non reattivi come rame, mercurio e piombo; la reazione, ad esempio Cu + 2H₂SO₄→ CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O, porta alla formazione del solfato metallico e di diossido di zolfo (o anidride solforosa). Sempre in forma concentrata, l'acido solforico è un energico agente disidratante in grado di carbonizzare legno, cotone, zucchero e carta, e viene pertanto impiegato su scala industriale per la produzione di etere, nitroglicerina e inchiostri.

È rimarchevole un'altra proprietà, scoperta nel XIX secolo dal chimico tedesco Justus von Liebig: l'acido solforico reagisce con le fosforiti naturalmente contenute nel terreno, aumentando il loro grado di assimilabilità da parte delle piante.

3.

Preparazione

L'acido solforico può essere sintetizzato mediante due metodi che utilizzano come materia prima diossido di zolfo prodotto prevalentemente per combustione di pirite (FeS₂) o di zolfo. Il metodo delle camere di piombo impiega come reattori alte torri in mattoni, rivestite internamente con lastre di piombo, nelle quali il diossido di zolfo reagisce con aria, vapore e ossido di azoto per formare acido solforico sotto forma di aerosol, che si deposita sul fondo delle camere. Quasi tutto l'ossido d'azoto può essere recuperato dai gas in uscita e riciclato. L'acido così ottenuto è una soluzione acquosa di concentrazione che varia tra il 60 e il 75%. Circa il 20% dell'acido solforico viene prodotto con questo metodo, ma la percentuale è in costante diminuzione.

Il metodo di contatto, introdotto nel 1900, consiste nell'ossidazione diretta dell'anidride solforosa ad anidride solforica per mezzo di un catalizzatore. Molto efficace a questo scopo risulta il platino finemente suddiviso, che tuttavia viene sostituito generalmente da due catalizzatori in tandem: il primo a base di ossido di vanadio (V), meno efficace ma molto più conveniente, trasforma la maggior parte del diossido; il secondo a base di platino completa il processo. A 400 °C la conversione in triossido è praticamente completa. Il composto ottenuto viene quindi disciolto in acido solforico concentrato assieme ad acqua, con la quale reagisce producendo ulteriore acido solforico e aumentando di conseguenza la concentrazione. Riducendo il flusso dell'acqua si ottiene una soluzione di triossido di zolfo in acido solforico detta oleum o acido solforico fumante, usata come reagente in chimica organica.

4.

Produzione

L'acido solforico è indispensabile in ogni campo della chimica, a tal punto che il volume della sua produzione, valutabile nell'ordine delle decine di milioni di tonnellate annue, viene spesso considerato come indicatore della produttività industriale. Il più importante uso diretto si ha nella produzione di fertilizzanti quali il perfosfato e il solfato d'ammonio. Nei prodotti in commercio l'acido si trova quasi esclusivamente nel liquido per gli accumulatori al piombo delle autovetture.