Che cos'è l'acido solforico fumante?
L'acido solforico fumante, più comunemente chiamato oleum, viene prodotto sciogliendo il triossido di zolfo (SO 3 ) in acido solforico concentrato (H 2 SO 4 ). Ciò si traduce in una miscela di composti tra cui acido solforico, acido disolfurico (H 2 S 2 O 7 ) e triossido di zolfo libero. Essendo volatile, il triossido di zolfo fa sì che l'acido si fumi mentre assorbe l'umidità dall'aria, creando una nuvola di minuscole goccioline di acido solforico. L'acido solforico fumante è prodotto dal normale processo industriale utilizzato per produrre l'acido solforico e la maggior parte di esso viene convertita in questa sostanza chimica. Una proporzione relativamente piccola, tuttavia, è trattenuta come oleum e utilizzata nella fabbricazione di esplosivi, droghe e coloranti.
Il processo industriale utilizzato per produrre acido solforico inizia ossidando l'anidride solforosa (SO 2 ) per produrre triossido di zolfo; questa sostanza potrebbe reagire con acqua (H 2 O) per produrre acido solforico. Questa reazione, tuttavia, è troppo violenta per essere facilmente controllata, e quindi il triossido di zolfo viene invece sciolto nell'acido solforico concentrato esistente per formare acido solforico fumante oleum. La maggior parte di questo viene quindi convertita in acido solforico aggiungendolo con cura al volume d'acqua appropriato. Finché l'oleum viene aggiunto all'acqua, piuttosto che il contrario, la reazione, sebbene esotermica, è controllabile. Il restante oleum può essere utilizzato per altri usi industriali.
L'olio è disponibile in diversi gradi, a seconda della quantità di triossido di zolfo disciolto. I contenitori indicheranno il grado indicando la percentuale di triossido di zolfo libero, ad esempio 20%, 30% o 65%. L'olio è normalmente un liquido oleoso e fumante, ma alcune forme sono solide a temperatura ambiente.
Il triossido di zolfo reagisce con l'acido solforico per produrre acido disolfurico, chiamato anche acido pirosulfurico: SO 3 + H 2 SO 4 → H 2 S 2 O 7 . L'acido disulfurico puro è solido a temperatura ambiente, ma raramente viene utilizzato a livello industriale o in laboratorio. In oleum esiste accanto all'acido solforico, al triossido di zolfo libero e forse ad alcune molecole più complesse.
L'acido solforico fumante è un agente disidratante ancora più potente dell'acido solforico. Reagisce molto violentemente con l'acqua, rilasciando una grande quantità di calore e spray acido, a meno che non venga aggiunto lentamente all'acqua. Come l'acido solforico, rimuove l'acqua dai carboidrati, lasciando il carbonio, in modo da carbonizzare carta, legno e molti altri materiali organici. Da questa reazione viene rilasciato così tanto calore che può causare combustione.
Una delle principali applicazioni dell'acido solforico fumante è nelle reazioni di nitrazione. Viene miscelato con acido nitrico per produrre ioni nitronium (NO 2 + ) che aggiungono gruppi nitro (NO 2 ) ai composti organici. Per molte di queste reazioni è essenziale che non sia presente acqua. Ciò si ottiene generalmente miscelando l'acido nitrico commerciale - 68,5% - con acido solforico fumante in modo che quest'ultimo assorba tutta l'acqua. Le reazioni di nitrazione sono importanti nella produzione di esplosivi e coloranti.
L'olio è anche usato come agente solfonante in chimica organica. Ciò significa che può aggiungere un gruppo di acido solfonico (SO 3 H) a un composto organico. I composti solfonati comprendono importanti farmaci come i sulfamidici, nonché detergenti e coloranti.
A causa delle sue proprietà disidratanti, della reazione violenta con acqua e volatilità, l'acido solforico fumante è una sostanza chimica molto pericolosa con cui lavorare. Provoca gravi ustioni a contatto con la pelle e l'inalazione dei fumi può causare gravi danni al sistema respiratorio. Nei laboratori, gli esperimenti con fumante acido solforico vengono normalmente eseguiti all'interno di una cappa aspirante.