Qual è la connessione tra acido solforico e acqua?
Un metodo per preparare l'acido solforico è idratare una molecola di triossido di zolfo (SO 3 ) con una molecola d'acqua (H 2 O).La reazione è così 3 #43;H 2 o rarr;H 2 SO 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 mdash;non solo attraverso uno o due meccanismi mdash;ma attraverso una serie di meccanismi, ciascuno aggiungendo in modo incrementale al rilascio di energia totale.
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 2 SO 4 rarr;[H 3 SO 4 ] #43; [HSO 4 ] #45; .Questo fenomeno rende più facile per l'acido solforico e l'acqua formare legami idrogeno.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 formarsi 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 di idronio caricati positivamente (H 3 o #43; ) 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.
Un altro rilascio di energia aiutato dalla simmetria è la formazione dell'anione di solfato doppiamente carico (quindi 4 #45; 2 ).I due elettroni liberi possono 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 come retro mdash;Portare come accuse insieme mdash;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, la sbiancamento della polpa di kraft e nelle batterie automobilistiche.