1
química
Moderna plus
química na abordagem
do cotidiano
Parte II
Unidade G
Capítulo 21 Ácidos e bases
tito
canto
1
informe-se sobre a química
GARCIA PELAYO/CID
Produção de ácido sulfúrico
e de ácido nítrico
O ácido sulfúrico é o composto
químico produzido e consumido no
mundo todo em maior quantidade.
Virtualmente todos os ramos da
indústria química dependem dele,
direta ou indiretamente.
Grande parte dos produtos químicos industriais com os quais tomamos
contato diário tem o ácido sulfúrico envolvido, direta ou indiretamente, em
sua fabricação: detergentes, plásticos, tintas, corantes, fibras têxteis, fertilizantes, baterias de automóveis etc. Trata-se do composto químico de maior
importância para a indústria, podendo seu consumo anual ser usado como
indicador do grau de desenvolvimento da indústria química de um país.
album/akg images/latinstock
www.modernaplus.com.br
Quando puro, apresenta-se como um líquido incolor, oleoso, bastante
denso (d  1,84 g/cm3) e de alto ponto de ebulição (338 °C).
O ácido sulfúrico é fabricado a partir das matérias-primas enxofre mineral, oxigênio do ar e água.
A sequência de reações é assim equacionada:
O2 (g)
S (s)
1 ​  O (g)
SO2 (g) ​ __
2 2

SO3 (g)  H2O (,) “A prosperidade comercial de uma
nação pode ser medida pela quantidade
de ácido sulfúrico que ela consome.”
(Justus von Liebig, químico alemão,
1803-1873.)
SO2 (g)
catalisador
SO3 (g)
H2SO4 (aq)
O catalisador, indicado na segunda etapa, aumenta a velocidade da reação, tornando-a industrialmente viável. Sem o catalisador,
ela seria lenta demais para ser empregada na produção do H2SO4.
O catalisador usado para essa reação é platina (Pt) com pentóxido de
divanádio (V2O5).
química
Moderna plus
química na abordagem
do cotidiano
Parte II
Unidade G
Capítulo 21 Ácidos e bases
1
tito
canto
2
MARTYN F. CHILLMAID/SPL/latinstock
Resumindo esquematicamente:
O2
S
S  O2 # SO2
SO2
cat.
2 SO2  O2 # 2 SO3
SO3
SO3  H2O # H2SO4
H2SO4
Quando o H2SO4 se dis­sol­ve em água, ocor­re uma gran­de libe­ra­ção de calor,
que faz a tem­pe­ra­tu­ra da mis­tu­ra aumen­tar.
O procedimento correto para misturar H2SO4 concentrado e água é adi­
cionar lentamente o ácido na água, nunca o contrário! Isso porque, ao jogar
água sobre o ácido, a temperatura se eleva tanto que pode haver uma pequena
explosão (graças à fervura violenta da água), espirrando ácido na pessoa e
podendo até mesmo quebrar o recipiente que contém a solução. Esse tipo de
cuidado deve ser tomado para qualquer ácido, não apenas para o H2SO4.
ATENÇÃO
Ácido
O H2SO4 é um líquido viscoso,
corrosivo e denso. O contato
com a pele provoca queimadura
e ulceração. Se ingerido, provoca
erosão dental, queimaduras graves
na boca e na garganta e possível
perfuração do trato intestinal.
ATENÇÃO
O ácido sulfúrico concentrado é um
reagen­te extremamente perigoso.
CORROSIVO
DESIDRATANTE
O H2SO4 é um ácido forte, bastante corrosivo, com ação desidratante, ou
seja, ele é capaz de retirar água dos materiais. Uma experiência que ilustra
bem essa propriedade consiste em adicionar um pouco de H2SO4 concentrado
ao açúcar. (Não tente fazer esse experimento.) Observa-se a carbonização do
açúcar, isto é, sua transformação em carvão. Isso também ocorre com o algodão, a madeira e o papel. Devido a essa ação desidratante, o H2SO4 consegue
furar tecidos de algodão.
Cm(H2O)n Fórmula genérica que
representa açúcar, algodão,
madeira e papel
O experimento cujo resultado já
está na foto da direita NÃO deve ser
feito pelo aluno.
www.modernaplus.com.br
H2SO4
O correto é adicionar
lentamente o ácido à
água, nunca o contrário.
Ácido sulfúrico concentrado é adicionado a uma
amostra de açúcar de cana (sacarose, C12H22O11).
Ocorre uma reação em que o açúcar se transforma
em carvão (carbono grafite) e água. A reação
também libera grande quantidade de calor, que faz a
água vaporizar. A expansão da água, na vaporização,
produz vários orifícios dentro do carvão, que, por
isso, ocupa grande volume. Quando o vapor de
água é resfriado pela atmosfera, condensa e forma
gotículas de água, responsáveis pela névoa vista na
parte de cima da foto da direita.
H2SO4
m C  n H2O
Carvão
Água retirada por
ação do H2SO4
charles D. winters/photoresearchers/
latinstock
Sua dissolução em água ocorre com
grande liberação de calor, o que
pode provocar ebulição violenta
e explosiva, espirrando solução
quente e corrosiva na pessoa.
Água
charles D. winters/photoresearchers/
latinstock
O enxofre (sólido amarelo) queima
com chama azul característica,
produzindo SO2, gás tóxico que causa
problemas respiratórios. Essa reação é
a primeira etapa da produção industrial
de H2SO4. Na foto, a queima é feita
no laboratório, em frasco fechado
alimentado com O2.
1
química
Moderna plus
química na abordagem
do cotidiano
Parte II
Unidade G
Capítulo 21 Ácidos e bases
tito
canto
3
O ácido nítrico, HNO3, é obtido industrialmente a partir do oxigênio e
do nitrogênio do ar (ou da amônia) e da água.
A primeira etapa é a obtenção de NO. O processo mais antigo utiliza N2 e O2
(do ar), que, submetidos a uma faísca elétrica constante, reagem para produzir
NO. O processo moderno emprega amônia, que reage com O2 na presença de
um catalisador apropriado (platina):
A platina atua como catalisador na primeira etapa,
tornando a reação suficientemente rápida para ter
utilidade industrial.
N2 (g) 
O2 (g)
faísca
elétrica
2 NO (g)
Pt
4 NO (g)
ou
4 NH3 (g)  5 O2 (g)
 6 H2O (g)
A seguir, o NO é convertido em NO2, e este, por reação com água, produz
HNO3:
2 NO (g) 
2 NO2 (g)
O2 (g)
2 NO2 (g)  H2O (,) HNO2 (aq)  HNO3 (aq)
Resumindo esquematicamente:
N2
NH2
O2
N2  O2
Faísca
elétrica
ou
4 NH3  5 O2
2 NO
Pt
4 NO  6H2O
NO
2 NO  O2 # 2 NO2
NO2
2 NO2  H2O # HNO2  HNO3
HNO3
Durante o processo de fabricação, o HNO2 produzido na última etapa se
decompõe, produzindo mais HNO3:
3 HNO2 (aq) HNO3 (aq)  2 NO (g)  H2O (,)
fotos: james l. amos/corbis/latinstock
www.modernaplus.com.br
O ácido nítrico é usado para produzir substâncias que atuam como componentes de fertilizantes inorgânicos (adubos produzidos pela indústria
química). Também é empregado em reações que formam produtos com
aplicação como explosivos, tais como o salitre (um dos componentes da
pólvora), o trinitrotolueno (TNT) e a nitroglicerina (componente explosivo
da dinamite).
O nitrato de amônio (NH4NO3) é produzido
pela reação de NH3 com HNO3. Esse
composto sólido é usado como fertilizante.
Na foto, nitrato de amônio é colocado em
veículo para transporte.
Técnicos instalam tela contendo platina
(e um pouco de ródio), que atuará como
catalisador dentro do reator (recipiente
onde ocorre reação química) no qual a
amônia reage com oxigênio durante a
fabricação de ácido nítrico.
química
Moderna plus
química na abordagem
do cotidiano
Parte II
Unidade G
Capítulo 21 Ácidos e bases
Você entendeu a leitura?
1 (UFS-SE) Ácido sulfúrico pode ser obtido industrialmente a partir da
oxidação do enxofre, processo esse que ocorre em várias etapas.
Em uma delas, a reação que ocorre é representada por:
a)2 S 1 O2 # 2 SO
b)S 1 H2 # H2S
c) S 1 O2 # SO2
d)S 1 C,2 # SC,2
e) 2 S  C,2 # S2C,2
2 (Ufes) A produção industrial de ácido sulfúrico ocorre da seguinte
forma:
I. queima do enxofre elementar na presença do oxigênio, dando
origem ao dióxido de enxofre;
II. o dióxido de enxofre formado reage com oxigênio para formar o
trióxido de enxofre;
III. o trióxido de enxofre formado reage com a água formando,
finalmente, o ácido sulfúrico.
Escreva a reação química balanceada que ocorre nos processos (I),
(II) e (III), respectivamente.
3 (Mackenzie-SP) A partir da pirita, minério também chamado de ouro
dos tolos, pode-se obter ácido sulfúrico pelo processo representado
nas etapas abaixo.
4 FeS2 1 11 O2 2 SO2 1 A
SO3  B
V2O5
2 Fe2O3 1 8 SO2
2 SO3
H2SO4
Nesse processo, as substâncias A e B são, respectivamente,
a)H2 e O2
d)SO2 e H2O
b)SO2 e H2S
e) O3 e H2
www.modernaplus.com.br
fabio colombini
c) O2 e H2O
Pirita, o “ouro de tolo”.
4 Como devemos proceder para misturar, com segurança, ácido e
água?
1
tito
canto
4
química
Moderna plus
química na abordagem
do cotidiano
Parte II
Unidade G
Capítulo 21 Ácidos e bases
5 Por que o H2SO4 perfura tecidos de algodão?
6 (Fuvest-SP) Ácido nítrico é produzido pela oxidação de amônia com
excesso de oxigênio, sobre um catalisador de platina, em uma sequência de reações exotérmicas. Um esquema simplificado desse
processo é
NO
H2O
NH3 Ar
Pt
NO
HNO3
NO2
Reator
Torre de
oxidação
Torre de
absorção
Escreva as equações químicas balanceadas das reações que ocorrem
no reator, na torre de oxidação e na torre de absorção. Note que, desta
última, sai NO (g), nela gerado. A maior parte desse gás é aproveitada na própria torre, onde há oxigênio em excesso. Duas reações
principais ocorrem nessa torre.
7 (UEL-PR) O ácido nítrico, HNO3, é usado como matéria-prima na
produção de fertilizante e explosivos. O processo patenteado pela
primeira vez em 1902 pelo químico Wilhelm Ostwald é o mais importante processo industrial para a fabricação do ácido nítrico.
A tabela e o diagrama simplificado mostram a produção de ácido
nítrico por oxidação catalítica.
850 °C, 5 atm, Pt/Rh
Etapa 1
4 NH3 (g) 1 5 O2 (g) Etapa 2
2 NO (g) 1 O2 (g) # 2 NO2 (g)
Etapa 3
3 NO2 (g) 1 H2O (,) # 2 HNO3 (aq) 1 NO (g)
4 NO (g) 1 6 H2O (g)
gases residuais:
O2, NO, N2 e NH3
água de processo
reator I
www.modernaplus.com.br
ar e amônia
trocador de calor
etapa 1
câmara II
etapa 2
água de resfriamento
coluna de absorção
etapa 3
ar em excesso
solução aquosa de ácido
nítrico (60% em massa)
Os gases residuais identificados no diagrama são O2, NO, N2 e NH3.
1
tito
canto
5
Moderna plus
Parte II
Unidade G
Capítulo 21 Ácidos e bases
química
química na abordagem
do cotidiano
Com relação às moléculas, são feitas as seguintes afirmativas.
I. As polaridades das ligações na molécula de NH3 se anulam,
resultando uma molécula apolar.
II. As moléculas de O2, NO, N2 e NH3 contém 16, 11, 10 e 8 prótons,
respectivamente.
III. As moléculas de O2, NO e N2 são todas lineares.
IV. As moléculas de NH3, nas fases sólida e líquida, se comportam
como dipolos que exercem atrações uns com os outros denominadas ligações de hidrogênio.
Assinale a alternativa que contém todas as afirmativas corretas.
a)I e IV.
b)II e III.
c) III e IV.
d)I, II e III.
e) I, II e IV.
8 (UFF-RJ)
O ácido nítrico é um importante produto industrial. Um dos
processos para a obtenção do ácido nítrico é fazer passar amônia
e ar, sob pressão, por um catalisador a cerca de 850 °C, ocorrendo
a formação de monóxido de nitrogênio e água. O monóxido de
nitrogênio, em presença do oxigênio do ar, se transforma no dióxido que reagindo com a água forma o ácido nítrico e monóxido
de nitrogênio.
www.modernaplus.com.br
Escreva as equações balanceadas que representam as diferentes etapas de produção do ácido nítrico através do processo mencionado.
1
tito
canto
6