Compuesto · Oxácidos
Ácido sulfúrico (H₂SO₄)
También llamado aceite de vitriolo, vitriolo
Elementos que lo forman
Datos de ácido sulfúrico
- Fórmula química
- H₂SO₄
- Masa molar
- 98,079 g/mol
- Punto de fusión
- 10,31 °C
- Punto de ebullición
- 337 °C
- Densidad
- 1,830 g/cm³ (a 98 % en peso)
- Solubilidad en agua
- miscible en cualquier proporción; reacción altamente exotérmica
- Aspecto
- líquido aceitoso, incoloro a marrón claro, viscoso e inodoro
- pH típico
- <1 (ácido fuerte, completamente disociado en agua)
- Número CAS
- 7664-93-9
- Peligrosidad (GHS)
- GHS05 (corrosivo severo); causa quemaduras graves; reacción violenta con agua
La masa molar se expresa en g/mol. Las propiedades físicas dependen de la temperatura, la presión y la forma de la sustancia; el pH corresponde a una disolución y depende de su concentración. Comprueba estas condiciones en la fuente antes de usar un dato en un cálculo.
Estructura e identificadores de ácido sulfúrico
- Nombre IUPAC (internacional)
- sulfuric acid
- Número CAS
- 7664-93-9
- SMILES
- OS(=O)(=O)O
- InChIKey
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N
¿Qué es ácido sulfúrico?
El ácido sulfúrico, con fórmula H2SO4, es un ácido oxácido de gran importancia industrial y química. Se utiliza ampliamente en la producción de fertilizantes, productos químicos y en el refinado de petróleo. Su relevancia radica en su alta reactividad y versatilidad en diversas aplicaciones industriales.
Nombres y nomenclatura de ácido sulfúrico
- Nomenclatura IUPAC
- ácido sulfúrico
- Nomenclatura Stock
- tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno
- Sistemática
- tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno
- Tradicional
- ácido sulfúrico
- Nombre común
- vitriolo, aceite de vitriolo
De H₂SO₄ al nombre, paso a paso
Si has llegado buscando la fórmula, probablemente lo que necesitas no es el nombre suelto sino cómo se deduce, que es lo que te van a pedir en el ejercicio. Se resuelve averiguando con qué valencia actúa el azufre :
Los 2 hidrógenos aportan +2 y los 4 oxígenos, −8. Para que el compuesto sea neutro, el azufre tiene que actuar con +6.
- Nombre habitual
- Ácido sulfúrico
- Valencia del elemento central
- +6
La serie completa, para no confundir los sufijos
Estos son los demás compuestos del catálogo con el mismo elemento central y la misma familia, ordenados por valencia. Verlos juntos es la forma rápida de entender por qué a este le toca su nombre y no otro:
Si quieres el método completo, lo explicamos en la guía de formulación inorgánica, y tienes todas las valencias juntas en la tabla periódica con valencias.
Estructura y enlace
El ácido sulfúrico presenta enlaces covalentes entre los átomos de hidrógeno, azufre y oxígeno. La molécula tiene una estructura tetraédrica alrededor del átomo de azufre, con dos grupos hidroxilo y dos átomos de oxígeno unidos por enlaces dobles. Es una molécula polar debido a la distribución desigual de carga.
Propiedades
Propiedades físicas
El ácido sulfúrico es un líquido incoloro y viscoso, sin olor cuando es puro. Tiene una densidad aproximada de 1.84 g/cm³. Su punto de fusión es de unos 10°C y hierve alrededor de los 337°C. Es altamente soluble en agua, liberando calor.
Propiedades químicas
Es un ácido fuerte y altamente reactivo, especialmente con metales y bases. Puede deshidratar compuestos orgánicos y es corrosivo para la mayoría de los materiales. Su peligrosidad química es alta, requiriendo manejo cuidadoso.
Cómo se obtiene
El ácido sulfúrico se obtiene principalmente por el proceso de contacto, que implica la oxidación del dióxido de azufre (SO2) a trióxido de azufre (SO3), seguido de su absorción en agua. La ecuación simplificada es: SO3 + H2O → H2SO4.
Reacciones principales de ácido sulfúrico
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Disociación en agua (ácido fuerte diprótico)
H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄⁻ → 2 H⁺ + SO₄²⁻
El H₂SO₄ es un ácido diprótico: cede dos protones. La primera disociación es completa (ácido fuerte); la segunda es parcial (HSO₄⁻ tiene pKa₂ = 1,99).
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Neutralización con bases
H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O
Reacción ácido-base completa que produce sulfato sódico y agua. Es muy exotérmica (calor de neutralización ~57 kJ por mol de H₃O⁺). Base de las volumetrías ácido-base.
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Reacción con metales (formación de sulfatos)
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑
Los metales activos (Zn, Mg, Fe, Al) desplazan al hidrógeno del ácido sulfúrico diluido formando sulfatos. Con cobre y otros metales nobles, en cambio, hace falta H₂SO₄ concentrado caliente: Cu + 2 H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2 H₂O.
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Deshidratación (acción higroscópica)
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ (conc.) → 12 C + 11 H₂O·H₂SO₄
El H₂SO₄ concentrado extrae agua de la sacarosa carbonizándola (efecto demostrativo clásico). Es uno de los desecantes más potentes en química. Por eso reacciona violentamente con agua.
Para qué sirve ácido sulfúrico
Producción de fertilizantes
El ácido sulfúrico se utiliza en la fabricación de fertilizantes como el superfosfato de calcio y el sulfato de amonio, esenciales para la agricultura moderna.
Refinado de petróleo
En la industria del petróleo, se emplea para eliminar impurezas y mejorar la calidad de los productos derivados, como la gasolina y el diésel.
Tratamiento de aguas
Se utiliza en el tratamiento de aguas residuales para ajustar el pH y precipitar metales pesados, mejorando la calidad del agua tratada.
Seguridad y manejo
El ácido sulfúrico es altamente corrosivo y puede causar quemaduras severas en la piel y daño ocular. Se recomienda el uso de equipo de protección personal, como guantes, gafas de seguridad y ropa resistente a productos químicos. La manipulación debe realizarse en áreas bien ventiladas y siguiendo normativas de seguridad específicas.
Curiosidades
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El ácido sulfúrico fue conocido como 'aceite de vitriolo' en la Edad Media, debido a su obtención a partir de minerales llamados vitriolos.
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Antoine Lavoisier, el padre de la química moderna, estudió el ácido sulfúrico y ayudó a comprender su composición química.
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Es uno de los productos químicos más producidos en el mundo, lo que refleja su importancia industrial.
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Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
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⚠Echar agua sobre ácido sulfúrico concentrado para diluirlo.
Nunca: la dilución del H₂SO₄ es extremadamente exotérmica (~88 kJ/mol). Si echas agua sobre ácido, la primera gota hierve violentamente y salpica ácido caliente. Lo correcto es siempre ácido sobre agua, lentamente y agitando (regla mnemotécnica: «AVA» = ácido va al agua).
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⚠Confundir H₂SO₄ (sulfúrico, +6) con H₂SO₃ (sulfuroso, +4).
H₂SO₄ (ácido sulfúrico): S en estado +6, ácido fuerte diprótico, muy estable, principal ácido industrial. H₂SO₃ (ácido sulfuroso): S en estado +4, ácido débil, inestable (en realidad no se aísla; existe como CO₂·SO₂ en disolución). Sus sales son sulfatos (SO₄²⁻) y sulfitos (SO₃²⁻) respectivamente.
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⚠Decir que el H₂SO₄ tiene un solo H ionizable.
El ácido sulfúrico es diprótico: cede dos protones. Primera disociación completa: H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄⁻. Segunda parcial: HSO₄⁻ ⇌ H⁺ + SO₄²⁻ (Ka₂ = 1,2 × 10⁻²). Por eso 1 mol de H₂SO₄ neutraliza 2 moles de NaOH.
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⚠Asumir que todos los sulfatos son solubles.
La mayoría de sulfatos son solubles, pero hay excepciones importantes: BaSO₄ (insoluble, usado como contraste radiológico), PbSO₄ (insoluble, subproducto de baterías ácido-plomo), CaSO₄ y SrSO₄ (poco solubles, como yeso y celestina respectivamente).