Qu'est-ce que l'acide sulfurique fumant?
L’acide sulfurique fumant, plus communément appelé oleum, est obtenu en dissolvant du trioxyde de soufre (SO 3 ) dans de l’acide sulfurique concentré (H 2 SO 4 ). Il en résulte un mélange de composés comprenant l'acide sulfurique, l'acide disulfurique (H 2 S 2 O 7 ) et le trioxyde de soufre libre. Le trioxyde de soufre étant volatil, l'acide dégage de la fumée lorsqu'il absorbe l'humidité de l'air, créant ainsi un nuage de minuscules gouttelettes d'acide sulfurique. L'acide sulfurique fumant est produit par le processus industriel normal utilisé pour fabriquer de l'acide sulfurique, et la plus grande partie est convertie en ce produit chimique. Une proportion relativement faible, toutefois, est conservée sous forme d’oléum et utilisée dans la fabrication d’explosifs, de drogues et de colorants.
Le processus industriel utilisé pour fabriquer l’acide sulfurique commence par l’oxydation du dioxyde de soufre (SO 2 ) en vue de la production de trioxyde de soufre; cette substance pourrait réagir avec l'eau (H 2 O) pour donner de l'acide sulfurique. Cette réaction, cependant, est trop violente pour pouvoir être contrôlée facilement et, par conséquent, le trioxyde de soufre est à la place dissous dans l’acide sulfurique concentré existant pour former de l’acide sulfurique fumant l’oléum. La majeure partie de celle-ci est ensuite convertie en acide sulfurique en l'ajoutant avec précaution au volume d'eau approprié. Tant que l'oléum est ajouté à l'eau, et non l'inverse, la réaction, bien qu'exothermique, est contrôlable. L'oléum restant peut être utilisé à d'autres fins industrielles.
Oleum est disponible en différentes qualités, en fonction de la quantité de trioxyde de soufre dissous. Les conteneurs indiqueront la catégorie en indiquant la proportion de trioxyde de soufre libre - par exemple 20%, 30% ou 65%. Oleum est normalement un liquide huileux et fumant, mais certaines formes sont solides à la température ambiante.
Le trioxyde de soufre réagit avec l'acide sulfurique pour produire de l'acide disulfurique, également appelé acide pyrosulfurique: SO 3 + H 2 SO 4 → H 2 S 2 O 7 . L'acide disulfurique pur est solide à la température ambiante, mais il est rarement utilisé de manière industrielle ou en laboratoire. Dans l'oléum, il existe à côté d'acide sulfurique, de trioxyde de soufre libre et éventuellement de molécules plus complexes.
La fumée d'acide sulfurique est un agent déshydratant encore plus puissant que l'acide sulfurique. Il réagit très violemment avec l’eau en dégageant beaucoup de chaleur et en vaporisant de l’acide, à moins d’ajouter lentement à l’eau. Comme l'acide sulfurique, il élimine l'eau des glucides en laissant du carbone, de sorte qu'il carbonise le papier, le bois et de nombreux autres matériaux organiques. Cette réaction libère tellement de chaleur qu'elle peut provoquer une combustion.
Une application majeure de l'acide sulfurique fumant est dans les réactions de nitration. Il est mélangé à de l'acide nitrique pour produire des ions nitronium (NO 2 + ) qui ajoutent des groupes nitro (NO 2 ) aux composés organiques. Pour beaucoup de ces réactions, il est essentiel qu'aucune eau ne soit présente. Ceci est généralement obtenu en mélangeant de l’acide nitrique du commerce (68,5%) avec de l’acide sulfurique fumant de sorte que ce dernier absorbe toute l’eau. Les réactions de nitration jouent un rôle important dans la production d’explosifs et de colorants.
Oleum est également utilisé comme agent sulfonant en chimie organique. Cela signifie qu’il peut ajouter un groupe acide sulfonique (SO 3 H) à un composé organique. Les composés sulfonés comprennent des médicaments importants tels que les sulfamides ainsi que les détergents et les colorants.
En raison de ses propriétés déshydratantes, de sa réaction violente avec l’eau et de sa volatilité, l’acide sulfurique fumant est un produit chimique très dangereux. En cas de contact cutané grave, l'inhalation de vapeurs peut provoquer de graves lésions du système respiratoire. Dans les laboratoires, des expériences utilisant de l'acide sulfurique fumant sont normalement effectuées à l'intérieur d'une hotte.