1. ALGUNOS ÁCIDOS Y BASES DE INTERÉS INDUSTRIAL Y DE LA VIDA
COTIDIANA. EL PROBLEMA DE LA LLUVIA ÁCIDA
ÁCIDO NÍTRICO HNO3
Antiguamente “llamado agua fuerte”
PROPIEDADES FÍSICAS
- Líquido incoloro, muy soluble en agua en todas proporciones, que se descompone por acción de la
luz produciendo NO2, que le da su color característico amarillento.
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PROPIEDADES QUÍMICAS
- Carácter ácido: es un ácido muy fuerte, en disolución acuosa está totalmente disociado.
- Carácter oxidante: es un agente oxidante muy fuerte lo que le permite disolver metales que no son
atacados por ácidos no oxidantes. Por ejemplo el cobre no se disuelve bien en HCl (que no es oxidante)
pero sí lo haces en HNO3 con facilidad
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Cu + 4 HNO3 → Cu + 2 NO 3 + 2 H2O + 2 NO2
Concentrado y en caliente es capaz de oxidar a elementos no metálicos como el P, I, C, S
C + 4 HNO3 → 2 H2O + CO2 + 4 NO2
- Con óxidos e hidróxidos da nitratos
- Carácter nitrante: se utiliza en la nitración del benceno para la fabricación de explosivos.
OBTENCIÓN INDUSTRIAL
Método de Otswald
1º oxidación del NH3 catalizada por Pt: 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O; ∆H = -904 KJ/mol
2º oxidación del NO hasta NO2 mediante aire: 2 NO + O2 → 2 NO2
3º se borbotea NO2 a través de agua: 3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO
4º el NO obtenido se recicla
APLICACIONES
- Preparación de nitratos que se utilizan como abonos nitrogenados (fertilizantes)
- medicamentos
- colorantes
- explosivos
- plásticos, fibras
- determinados tratamientos par recubrir metales (pasivado)
ÁCIDO SULFÚRICO H2SO4
Compuesto químico de mayor importancia industrial; casi todas las industrias químicas lo utilizan en
alguna fase de la preparación de sus productos. Por ello la producción de ácido sulfúrico se considera
habitualmente como el mejor índice de desarrollo industrial de una nación.
PROPIEDADES FÍSICAS
- Líquido incoloro, aceitoso (antiguamente se llamaba aceite de vitriolo) y bastante denso.
- Soluble en agua en todas las proporciones, desprende en este proceso gran cantidad de calor
(disolución exotérmica) sus disoluciones se preparan derramando lentamente el ácido sobre el agua
agitando, el gran calor generado hace hervir el agua bruscamente salpicando gotas de ácido que
causarían quemaduras.
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2. PROPIEDADES QUÍMICAS
- Carácter ácido: es un ácido muy fuerte, que en disolución acuosa produce dos disociaciones. La
primera está totalmente desplazada hacia la forma aniónica (ácido fuerte)
H2SO4 + 2 H2O → HSO4- + H3O+
Mientras que la segunda mantiene un equilibrio entre las dos especies iónicas (ácido moderado sin llegar
a ser débil)
HSO4- + H2O ↔ SO42- + H3O+
Por tanto reacciona con óxidos, hidróxidos e incluso carbonatos dando dos tipos de sales: los sulfatos y
los hidrogenosulfatos.
-Carácter oxidante: lo es mucho menos que el ácido nítrico, reacciona desprendiendo hidrógeno con
metales situados por encima de éste en la serie electroquímica (potenciales de reducción negativos)
como el Zn; pero concentrado y en caliente puede atacar elementos situados por debajo del hidrógeno
en la escala electroquímica como el azufre.
- Carácter deshidratante: presenta gran avidez por el agua, se usa para eliminar el agua de muchas
sustancias como gasolinas, gases; se usa como desecante de recipientes o locales cerrados.
Es capaz de arrancar los hidrógenos y oxígenos de compuestos orgánicos carbonizándolos.
Este efecto deshidratante es le responsable de su ataque al papel, vestidos, tejidos e incluso la piel y
las mucosas, pues todos tienes un alto contenido en agua y se queman por deshidratación.
OBTENCIÓN
Método de contacto
1º obtención de SO2 por combustión de S o tostación de la pirita (disulfuro de hierro)
S + O2 → SO2 (g)
2º oxidación de SO2 a SO3 con catalizadores como el Pt
2 SO2 + O2 → 2 SO3
3º reacción del SO3 con H2O
SO3 + H2SO4 → H2SO7 (ácido pirosulfúrico)
H2SO7 + H2O → 2 H2SO4
APLICACIONES
- fabricación de fertilizantes (sulfato amónico, superfosfatos)
- refinerías de petroleo
- fabricación de explosivos plásticos
- industrias textiles (seda artificial)
- industrias orgánicas (pinturas, colorantes, plásticos)
- fabricación de pilas, acumuladores, limpiar de herrumbre la superficie del acero
ÁCIDO CLORHÍDRICO HCl
PROPIEDADES FÍSICAS
- El ácido clorhídrico es la disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno.
- Desprende vapores de cloruro de hidrógeno que producen irritación pulmonar, quemaduras en la piel y
por su ingestión corrosiones en el sistema digestivo. Se encuentra en los jugos gástricos en proporción
variable.
PROPIEDADES QUÍMICAS
- Carácter ácido: es un ácido fuerte que en disolución acuosa está totalmente disociado
- Carácter reductor: ataca a muchos metales formando cloruros metálicos y desprendiendo hidrógeno
gas.
- Su mezcla con ácido nítrico en proporción 3:1 se denomina “agua regia” es capaz de oxidar al Au y al Pt
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3. OBTENCIÓN
a) Por síntesis de sus elementos, reacción violenta
Cl2 + H2 → 2 HCl
b) Por reacción del ácido sulfúrico con el cloruro de sodio (sal común)
H2SO4 + 2 ClNa → Na2SO4 + 2 HCl
APLICACIONES
- decapado de metales (eliminación de las capas de óxido existentes, para su posterior recubrimiento
con Cr o pinturas)
- industria de curtidos
- recuperación de petróleo de los pozos por disolución de las rocas que impiden su salida
- desatascar cañerías
- obtención de tintes y jabones
AMONÍACO NH3
Se produce naturalmente como consecuencia de la putrefacción de la materia orgánica nitrogenada
PROPIEDADES FÍSICAS
- Es un gas incoloro, con un olor característico y sofocante.
- Muy soluble en agua, en cualquier proporción. Disuelto en ella se encuentra como hidróxido amónico
NH4OH.
- Es un buen disolvente de sustancias orgánicas e inorgánicas, disuelve muy bien las grasas
PROPIEDADES QUÍMICAS
- En disolución es una base débil (parcialmente disociada)
- Reacciona con los ácidos dando sales amónicas, como el cloruro amónico NH4Cl y el nitrato amónico
NH4NO3.
- Es un buen reductor
OBTENCIÓN
Método de Haber-Bosch
Consiste en la reacción entre el nitrógeno, con hidrógeno catalizada con óxido de hierro
N2 (g) +3 H2 (g) ↔ 2NH3 (g) ∆H < 0
La reacción es un equilibrio que puede ser desplazado hacia la formación de NH3 si la presión es alta y
la temperatura baja. No obstante, como a baja temperatura la velocidad de reacción es muy lenta, en la
práctica la reacción se lleva a cab en otras condiciones para que sea rentable:
a) a temperatura alta (400-500 ºC) y presión entre 100 y 1000 atm
b) en presencia de un catalizador (óxido de hierro)
c) extrayendo NH3 a medida que se produce
APLICACIONES
- producto muy usado en la obtención de otros, como ácido nítrico y sales amónicas
- agente desengrasante, se utiliza como producto de limpieza
- fabricación de fertilizantes, pinturas, plásticos colorantes
- debido a su elevado calor latente de vaporización es útil en el circuito refrigerador de neveras
- como blanqueante.
HIDRÓXIDO SÓDICO NaOH
PROPIEDADES FÍSICAS
Su disolución en agua es muy exotérmica
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4. PROPIEDADES QUÍMICAS
- Es una base fuerte, en disolución acuosa está totalmente disociada
NaOH → Na+ + OH-
- Muy corrosiva, ataca a los tejidos vivos, a los materiales orgánicos e incluso al vidrio si el contacto es
prolongado.
- Con el CO2 del aire se carbonato por lo que sus disoluciones son poco estables
2 NaOH (s) + CO2 (g) → H2O (l) + Na2CO3 (s)
APLICACIONES
- Fabricación de jabones y detergents
- Fabricación de papel y fibras textiles
PROBLEMA DE LA LLUVIA ÁCIDA
El agua pura tiene un pH = 7, pero el agua de lluvia es ácida, el pH natural del agua de lluvia es de 5,6;
en los últimos años el agua de lluvia tiene un pH < 4,5.
- La fuente natural de la acidez del agua de lluvia es el CO2 (g). Aunque habitualmente se considera que
el CO2 reacciona con el agua para formar ácido carbónico, realmente este ácido es inestable y lo que
ocurre es:
CO2 (aq) + 2 H2O ↔ H3O+ + HCO3- pH = 5,6
- En las tormentas con relámpagos se forma NO (g) mediante la reacción entre N2 y O2 en el aire a alta
temperatura. A continuación, el NO se oxido en el aire a NO2 y se forma HNO3 por la reacción:
3NO2 (g) + H2O (l) → 2 HNO3 (ac) + NO (g)
Pero respecto a la lluvia ácida es más importante el HNO3 que se produce a partir de fuentes
artificiales de NO (g), derivada de los procesos de combustión que ocurren en los motores de los
automóviles y en las centrales térmicas de producción de energía eléctrica.
- El SO2 (g) es otro gas que interviene en la formación de la lluvia ácida. Las fuentes naturales de este
gas son las descomposiciones biológicas y la actividad volcánica, pero las mismas tienen una pequeña
incidencia en la acidificación del agua de lluvia.
La fuente artificial de SO2 derivada de la combustión de carbón, que contiene impurezas de azufre, es
la fuente más importante de este gas en la atmósfera.
Una vez producida el SO2 este se oxida a SO3 y luego se convierte en H2SO4 en la atmósfera húmeda.
Este ácido sulfúrico es la causa de más de la mitad del problema de la lluvia ácida.
Efectos:
- En las zonas urbanas: degradación de estatuas, monumentos y edificios hechos de piedra caliza,
arenisca y mármol.
- Efectos ecológicos más importantes son los originados en las corrientes y lagos de agua dulce y sobre
todo en los bosques.
- En la salud humana, ya que pasa a las personas por ingesta de alimentos y de agua potable
Medidas para reducir las emisiones de SO2 y NO:
- Utilización de combustibles de bajo contenido en azufre
- El control de las temperaturas de combustión para reducir las emisiones de NO y lograr la disminuir
las emisiones de gases por los tubos de escape de los automóviles.
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