solfòrico

Definizione

agg. (pl. m. -ci) [sec. XIX; dal francese sulfurique, dal latino sulphur, zolfo]. Acido solforico, composto chimico di formula H₂SO₄, il più importante composto dello zolfo.

Chimica: anidride solforica

Composto chimico di formula SO₃, che nella nomenclatura chimica moderna prende il nome di triossido di zolfo. Nell'industria si prepara in grandi quantità ossidando l'anidride solforosa, SO₂, con ossigeno atmosferico a una temperatura di 450 ºC e su catalizzatori base di pentaossido di vanadio, quale intermedio per la produzione dell'acido solforico con il metodo catalitico. A temperatura ambiente può esistere in forma liquida o in forma solida, polimera, che devono essere conservate al riparo dall'umidità atmosferica perché l'anidride solforica reagisce violentemente con l'acqua trasformandosi in acido solforico fumante od oleum. Oltre che quale intermedio nella produzione dell'acido solforico, essa trova oggi direttamente impiego nella preparazione di detergenti sintetici e di vari composti chimici, tra cui alcuni acidi solfonici.

Chimica: i metodi di produzione di acido solforico

La scoperta dell'acido solforico avvenne sicuramente in epoche antichissime perché piccole quantità si formano, per esempio, quando lo zolfo brucia all'aria umida. Data la sua grande reattività, l'acido solforico si rinviene libero in natura solo eccezionalmente in alcune fonti minerali e nelle ghiandole salivari di molluschi; abbondanti sono invece alcuni suoi sali, come il solfato di calcio, CaSO₄, che allo stato anidro costituisce il minerale anidrite e allo stato di biidrato, CaSO_4∤2H₂O, costituisce il gesso, il solfato di bario, BaSO₄, che costituisce la baritina, ecc. La produzione industriale dell'acido solforico si basa sull'ossidazione del biossido di zolfo o anidride solforosa, SO₂. Questa viene prodotta bruciando lo zolfo con aria in adatti bruciatori ovvero sottoponendo ad arrostimento alcuni solfuri metallici, principalmente la pirite, FeS₂, e la blenda, ZnS. Per tutto il secolo scorso e all'inizio di questo la trasformazione dell'anidride solforosa in acido solforico si è condotta con il metodo detto delle camere di piombo, in cui l'ossidazione dell'anidride solforosa avviene per opera dell'acido nitrosilsolforico, NOHSO₄, in soluzione di acido solforico al 65% (nitrosa):

L'ossido d'azoto fissa però rapidamente l'ossigeno atmosferico e la miscela di NO e NO₂ viene assorbita in acido solforico rigenerando la nitrosa. In un impianto per la produzione dell'acido solforico con questo metodo, dai forni di arrostimento delle piriti i gas passano a un sistema di separazione delle polveri, costituito da una camera a polvere e da un separatore elettrostatico, giungendo poi alla torre di Glover, costruita in materiale resistente agli acidi. Qui i gas vengono a contatto con acido solforico (proveniente dalla torre di Gay-Lussac) contenente acido nitrosilsolforico, cosicché una parte di SO₂ viene ossidata a SO₃ con aumento della concentrazione dell'acido solforico stesso, mentre i gas raffreddati assorbono gli ossidi di azoto e passano nelle cosiddette camere di piombo, rivestite appunto di piombo e della capacità di parecchie migliaia di metri cubi. Nelle camere, oltre all'ossidazione dell'ossido di azoto, si completano anche l'ossidazione della SO₂ a SO₃ e l'assorbimento di questa in acqua. In realtà nell'ossidazione dell'anidride solforosa si ottiene dalla nitrosa una certa percentuale di protossido di azoto e di azoto elementare che non sono riossidabili dall'ossigeno; i gas in uscita dalle camere di piombo entrano allora in una torre in grès, (torre di Gay-Lussac), in cui dall'alto piove acido solforico concentrato, proveniente dalla Glover, che scioglie i vapori nitrosi e dà origine alla soluzione che viene inviata alla torre di Glover. Le perdite di vapori nitrosi sono compensate fornendo acido nitrico dall'alto della Glover. Con questo processo si ottengono un acido al 78% dalla torre di Glover e un acido al 65-70% dalle camere. Il metodo catalitico, invece, si basa sull'ossidazione diretta dell'anidride solforosa ad anidride solforica per opera dell'ossigeno atmosferico:

Questa reazione è una reazione di equilibrio che però alle temperature alle quali si opera (430-450 ºC) è quasi completamente spostata verso la formazione dell'anidride solforica. L'ossidazione decorre abbastanza velocemente solo se l'anidride solforosa viene a contatto con l'ossigeno su adatti catalizzatori. Il catalizzatore dapprima usato fu il platino metallico, ma gli impianti oggi in uso impiegano catalizzatori a base di pentaossido di vanadio, V₂O₅. Prima di venire a contatto con il catalizzatore, il gas solforoso proveniente dalla combustione dello zolfo o dall'arrostimento dei solfuri metallici deve venir accuratamente purificato ed essiccato. Il gas che esce dagli apparecchi di catalisi viene a contatto, in apposite torri di assorbimento, con dell'acido solforico contenente ca. 30% di acqua, la quale reagisce con l'anidride solforica trasformandola in acido solforico. Si ottiene così dell'acido solforico al 100% o anche dell'acido solforico contenente disciolto un eccesso di anidride solforica, il cosiddetto oleum richiesto per varie tecnologie. L'acido solforico al 100% così ottenuto in parte va al consumo, in parte viene utilizzato per essiccare il gas solforoso che va alla catalisi: nell'essiccamento esso capta l'umidità del gas solforoso, diluendosi gradualmente fino a un titolo del 70%, raggiunto il quale viene avviato alle torri di assorbimento dell'anidride solforica. La quasi totalità dell'acido solforico prodotta nel mondo proviene oggi da impianti che utilizzano il metodo catalitico. L'acido solforico puro è un liquido incolore e oleoso, che all'aria fuma debolmente perché emette vapori di anidride solforica; quando contiene l'1,5% di acqua perde la proprietà di fumare all'aria e, per questa ragione, il normale acido concentrato del commercio è quello al 98,5%. L'acido anidro solidifica a 10,37 ºC e bolle tra 290 e 317 ºC, decomponendosi in parte in acqua e anidride solforica; l'acido al 98,5% distilla invece inalterato a 317 ºC. La densità dell'acido anidro è, a 25 ºC, di 1,8269 g/cm aggiungendovi dell'acqua, la densità aumenta fino a raggiungere il valore di 1,8301 g/cm per l'acido al 98,5% per poi diminuire in modo quasi proporzionale alla concentrazione per l'acido di titolo inferiore al 90%. Mescolando l'acido solforico concentrato con poca acqua si sviluppa una grande quantità di calore, che può provocare localmente l'ebollizione della massa e pericolosi spruzzi: l'operazione può essere effettuata senza pericolo versando lentamente e con una buona agitazione l'acido in molta acqua. L'acido solforico concentrato è fortemente igroscopico, per cui trova impiego per essiccare vari gas. A contatto con i tessuti animali e vegetali ne provoca l'immediata carbonizzazione. I suoi impieghi sono svariati: nel campo dei fertilizzanti, grandi quantità di acido solforico vengono consumate dalla produzione del perfosfato e del solfato di ammonio; esso rappresenta inoltre un reagente fondamentale nel decapaggio delle lamiere, nell'estrazione dello zinco dai suoi minerali con il metodo elettrolitico, nella preparazione di composti organici utilizzati come coloranti, come farmaci o come esplosivi. Considerevole è anche il consumo di acido solforico quale elettrolita negli accumulatori elettrici, nella preparazione del solfato di rame usato quale anticrittogamico, ecc.