Ácido fosfórico y ácido sulfúrico: obtención, propiedades y aplicaciones

Ácido Fosfórico (H3PO4)

El H3PO4 es una fuente de fosfatos con gran importancia industrial. A temperatura ambiente, es una sustancia cristalina con un bajo punto de fusión.

Obtención

Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Después, se queman los vapores de fosfato y se trata el óxido resultante con vapor de agua.

Propiedades

Es muy resistente a la oxidación, reducción y evaporación, por lo que es muy útil en el laboratorio. Es un ácido triprótico, lo que significa que puede disociarse en agua hasta 3 veces, liberando cada vez un protón.

Aplicaciones

• Ingrediente de bebidas no alcohólicas
• Pegamento para prótesis dentales
• Detergente
• Tratamiento de aguas
• Abonos

Ácido Sulfúrico (H2SO4)

Se obtiene por el método de contacto en 3 etapas:

Etapas de Obtención

1. Obtención de SO2: A partir de azufre natural, sulfuro de zinc/hierro o azufre obtenido del refinamiento de petróleo o gas natural.
   S(l) + O2(g) → SO2(g)
   Se realiza a 1000°C y se hace de forma sencilla con total conversión de S en SO2.
2. Oxidación de SO2 a SO3: Es la etapa crítica del proceso.
   2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 ΔH=-198 ΔG=143
   ΔG indica una reacción muy favorecida termodinámicamente y ΔH indica que una menor temperatura es más adecuada. Sin embargo, es una reacción lenta a condiciones ambiente. Es necesario una temperatura de compromiso de 400°C y el uso de un catalizador. Para que no se envenene el catalizador, hay que obtener SO2 muy puro, por eso es preferible a partir de azufre y no sulfuros. Los factores económicos del reactor aconsejan no usar grandes presiones, y se consigue una conversión del 99,7%.
3. Absorción del SO3 sobre H2SO4: El SO3 no reacciona directamente con H2O para formar el ácido, ya que la reacción es exoenergética y produce una neblina de ácido que tarda en depositarse. En cambio, se recoge sobre H2SO4 concentrado.
   SO3 + H2SO4 → H2S2O7
   Este gas luego se trata con agua en relación estequiométrica y produce H2SO4 al 98%.

Propiedades

• Comportamiento ácido: Es un ácido muy fuerte. En disolución acuosa, la primera ionización es completa. Su base conjugada es un ácido relativamente débil.
• Reacciona con bases y produce sulfatos.
• Es un gran oxidante que reacciona con metales (Fe o Mg) pero no oxida metales más nobles como Au o Pt, algunos haluros y no metales como C y S.
• Actúa como deshidratante, usándose para secar gases que no reaccionan y crear atmósferas sin vapor de agua, un proceso muy exoenergético. También puede eliminar O y H de los hidratos de C.

Aplicaciones

• Obtención de fertilizantes (superfosfatos)
• Obtención de óxido de titanio, un pigmento blanco utilizado en pinturas
• Fabricación de fibras artificiales y obtención de papel
• Refinado de petróleo
• Industria del acero