Θειικό οξύ

Θειικό οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC	Θειικό οξύ
Άλλες ονομασίες	Βιτριόλι
Χημικά αναγνωριστικά
Μοριακή μάζα	98,08 g/mol
Αριθμός CAS	7664-93-9
SMILES	OS(=O)(=O)O
InChI	1/H2O4S/c1-5(2,3)4/h(H2,1,2,3,4)/f/h1-2H
Αριθμός EINECS	231-639-5
Αριθμός RTECS	WS5600000
PubChem CID	1118
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	10 °C, 283K, 50 °F
Σημείο βρασμού	337 °C, 610K, 639 °F
Πυκνότητα	1840 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	πλήρως αναμείξιμο
Ιξώδες	26,7 cP (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1.41827
Χημικές ιδιότητες
pKa	-14, -3
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R35
Φράσεις ασφαλείας	S1/2, S26, S30, S45
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το θειικό οξύ (στα αγγλ.: sulfuric acid ή ανεπίσημα sulphuric acid) ή βιτριόλι είναι χημική ένωση με μοριακό τύπο H₂SO₄. Είναι πλήρως διαλυτό στο νερό σε όλες τις συγκεντρώσεις. Είναι ανόργανο, ισχυρό οξύ, καυστικό (προκαλεί εγκαύματα αν πέσει στο δέρμα) και όταν είναι θερμό και πυκνό προκαλεί την οξείδωση ενώσεων. Αντιδρά με όλες τις βάσεις και τα δραστικά μέταλλα. Ιονίζεται σε δύο στάδια, με το πρώτο να θεωρείται πλήρης ιονισμός. Έχει πολλές εφαρμογές και είναι ένα από τα κορυφαία προϊόντα της χημικής βιομηχανίας. Η παγκόσμια παραγωγή του το 2001 ήταν 165 Mtn, αξίας 8.000.000.000 δολαρίων ΗΠΑ. Κύριες χρήσεις του είναι τα υγρά μπαταρίας διαφόρων οχημάτων, η κατεργασία ορυκτών, η παρασκευή λιπασμάτων, η διύλιση του πετρελαίου, η κατεργασία αποβλήτων και η χημική σύνθεση.

Ιστορία

Η ανακάλυψη του θειικού οξέος πιστώνεται στον αλχημιστή Αμπού Μούσα Τζαμπίρ ιμπν Χαγιάν αλ-Αζντί (Γκεμπέρ) του 8ου αιώνα. Το οξύ μελετήθηκε αργότερα, τον 9ο αιώνα από τον Πέρση γιατρό και αλχημιστή Ιμπν Ζακαρίγια αλ-Ραζί (Ραζής), που το απόκτησε με ξηρή απόσταξη ορυκτών, που περιείχαν ένυδρο θειικό σίδηρο (FeSO₄·7H₂O) και ένυδρο θειικό χαλκό (CuSO₄·5H₂O), εξαντλητικά, λαμβάνοντας νερό (H₂O) και τριοξείδιο του θείου (SO₃), τα οποία με ανάμειξη δίνουν (υδατικό) διάλυμα θειικού οξέος. Αυτή η μέθοδος διαδόθηκε στην Ευρώπη μέσω μεταφράσεων αραβικών και περσικών εγχειριδίων που καταγράφηκαν σε βιβλία αλχημιστών όπως ο Γερμανός Αλβέρτος ο Μέγας (Albertus Magnus) του 13ου αιώνα.

Το θειικό οξύ ήταν γνωστό στη Μεσαιωνική Ευρώπη ως «έλαιο βιτριολιού» ή «πνεύμα βιτριολιού» ή απλούστερα ως «βιτριόλι», ανάμεσα σε άλλα ονόματα. Η κεντρική λέξη «βιτριόλι» προέρχεται από τη λατινική λέξη vitreus, δηλαδή γυαλί, σχετιζόμενο με την υαλώδη εμφάνιση των ένυδρων θειικών αλάτων, που επίσης είχαν το όνομα «βιτριόλι». Συγκεκριμένα:

1. Ο θειικός χαλκός (ΙΙ) (CuSO₄) ονομαζόταν «μπλε βιτριόλι» ή «ρωμαϊκό βιτριόλι».
2. Ο θειικός ψευδάργυρος (ZnSO₄) ονομαζόταν «λευκό βιτριόλι».
3. Ο θειικός σίδηρος (ΙΙ) (FeSO₄) ονομαζόταν «πράσινο βιτριόλι».
4. Ο θειικός σίδηρος (ΙΙΙ) [Fe₂(SO₄)₃] ονομαζόταν «βιτριόλι του Άρη».
5. Το θειικό κοβάλτιο (CoSO₄) ονομαζόταν «κόκκινο βιτριόλι», αν και το ίδιο όνομα ήταν και ένας τεχνικός όρος του 20ού αιώνα για έναν βαθμό (συγκέντρωση) υδατικού διαλύματος θειικού οξέος.

Το βιτριόλι ευρύτατα θεωρούνταν η πιο σημαντική αλχημιστική ουσία, ιδιαίτερα για τη χρήση της ως φιλοσοφική λίθο. Πολύ καθαρό βιτριόλι χρησιμοποιούνταν ως ένα μέσο για την αντίδραση με άλλες ουσίες. Αυτό οφειλόταν πολύ στο ότι δεν αντιδρά με το χρυσό, η παραγωγή του οποίου ήταν ο στόχος της αλχημιστικής διεργασίας. Η σημασία του βιτριολιού για την αλχημεία τονίζεται στην αλχημιστική συμβουλή «Visita Interiora Terrae Rectificando Invenies Occultum Lapidem», που σήμαινε: «Επισκέψου το εσωτερικό της Γης και καθαρίζοντας θα βρεις τη μυστική (φιλοσοφική) λίθο». Το κείμενο αυτό προέρχεται από το γερμανό αλχημιστή του 15ου αιώνα Βασίλειο Βαλεντίνο (Basilius Valentinus), στο σύγγραμμά του «L' Azoth des Philosophes».

Το 17ο αιώνα, ο γερμανοολλανδός χημικός Γιόχαν Γκλάουμπερ παρασκεύασε θειικό οξύ καίγοντας θείο (S) μαζί με νιτρικό κάλιο, (KNO₃), παρουσία ατμού. Καθώς το νιτρικό κάλιο διασπάται από τη θέρμανση, οξειδώνει το θείο προς τριοξείδιο του θείου (SO₃), που ενώνεται με το νερό (του ατμού) και παράγει θειικό οξύ:

$\mathrm {S+2HNO_{3}{\xrightarrow {\triangle }}SO_{3}+2NO+H_{2}O}$
$\mathrm {SO_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {}}H_{2}SO_{4}}$

Το 1736 ο Τζόσουα Γουόρντ ένας φαρμακοποιός από το Λονδίνο χρησιμοποίησε αυτήν τη μέθοδο για να ξεκινήσει την πρώτη μεγάλης κλίμακας παραγωγή θειικού οξέος. Το θειικό οξύ που παράγονταν από αυτήν τη μέθοδο έφτανε σε συγκέντρωση 35-40%.

Απεικόνιση του μορίου του θειικού οξέος από τον John Dalton το 1808. Φαίνεται στο κέντρο το άτομο του θείου πλαισιωμένο από τρία άτομα οξυγόνου.

Παραγωγή θειικού οξέος σε διάφορες χώρες