Qual è la connessione tra acido solforico e acqua?
Un metodo per preparare l'acido solforico è idratare una molecola di triossido di zolfo (quindi 3 ) con una molecola d'acqua (H 2 o). La reazione è così 3 + h 2 o → h 2 quindi 4 . Chiaramente, l'acido solforico ha una stretta connessione con l'acqua; Inoltre, è completamente solubile in acqua. La combinazione dell'acido solforico concentrato con l'acqua è potenzialmente pericolosa poiché la reazione può essere violenta. Questo perché le due sostanze interagiscono - non solo attraverso uno o due meccanismi - ma attraverso una serie di meccanismi, ciascuno aggiungendo in modo incrementale al rilascio totale di energia.
L'acido solforico puro non è solo polare; Può effettivamente ionizzarsi attraverso il trasferimento di protoni, un processo noto come "auto-protolisi". Questa reazione di ionizzazione è scritta 2 H <-sub> 2 SO 4 → [h <-sub> 3 SO 4 ] + [hso 4 ] -. Questo fenomeno rende più facile per l'acido solforico e l'acqua formare l'idrogenolegami. In tal modo, l'energia sotto forma di calore entra nel sistema circostante.
Ovunque ci siano atomi di idrogeno, azoto, ossigeno e fluoro disponibili per farlo, possono formare legami deboli chiamati "legami idrogeno". Nel caso dell'acido solforico, uno o due ioni idrogeno possono lasciare l'acido associato a molecole d'acqua vicine. Tali ioni "idronio" caricati positivamente (H 3 o +) si formano prontamente perché gli atomi di ossigeno delle molecole d'acqua offrono ambienti ricchi di elettroni a cui vengono disegnati gli ioni idrogeno. La geometria di uno ione idronio è più simmetrica di una molecola d'acqua. Ciò consente la distribuzione uniforme della carica, aggiungendo al rilascio di energia nel sistema quando vengono combinati acido solforico e acqua.
L'ennesimo rilascio di energia aiutata dalla simmetria è la formazione dell'anione di solfato doppiamente carico (quindi 4 -2 ). I due elettroni gratuitipuò prendere residenza su uno dei quattro atomi di ossigeno. Come le cariche si respingono a vicenda e quindi rilasciano energia nel sistema se possono fuggire nelle regioni esterne dello ione; È chiaro che questa azione rilascia energia poiché il contrario, che riunisce cariche insieme - prende energia. Le elevate costanti dielettriche di acido solforico e acqua consentono un alto grado di schermatura di carica quando sono combinate. Aggiungi a questa ulteriore stabilizzazione abilitata da ulteriori strati di acqua che circondano lo strato più interno legati all'idrogeno.
Per le ragioni di cui sopra, è necessario fare attenzione quando si combinano acido solforico e acqua concentrati. L'acido deve essere aggiunto gradualmente all'acqua che viene agitata, piuttosto che viceversa. Ciò impedisce un eccessivo rilascio di calore, portando all'improvvisa ebollizione con l'espulsione violenta dell'acido sulla pelle o negli occhi. La combinazione di acido solforico e acqua viene applicata nella produzione di fertilizzanti, la produzione di acciaio, il BLEAChing di polpa di kraft e nelle batterie automobilistiche.
