Acide sulfirique

Pages: 7 (1512 mots) Publié le: 16 mars 2013
L'acide sulfurique est des des produits chimiques industriels les plus important : acide fort peu volatil, agent de sulfonation. Sa synthèse est opérée à partir du soufre sous toutes ses formes.

1. Le soufre

1.1. Existence et préparation.

Le soufre existe sous plusieurs formes dans la nature :

- à l'état natif dans les terrains volcaniques et certaines terres sédimentaires(Louisiane, Texas).

- On l'extrait aussi des sulfures : H2S (15% du gaz de Lacq) , FeS2 (pyrites) , ZnS (blende) , PbS (galène) et des sulfates (anhydrite ou gypse CaSO4).

Pour extraire le soufre natif (Calcacaroni en Sicile), on fait des meules de soufre de 4 m de haut, on y met le feu, le soufre fond et coule. Il est alors récupéré en lingots.

Procédé Frash au Texas :



On récupèreaussi le soufre à partir du gaz naturel : 4000 tonnes par jour à Lacq (le soufre solide est plus facile à transporter). Une partie de H2S est brûlé en SO2 , puis SO2 réagit avec H2S pour donner du soufre : SO2 + H2S 3 S + H2 O

1.2. Propriétés physiques et variétés allotropiques



Le soufre est un très mauvais conducteur de la chaleur et de l'électricité, d'où le ”cri du soufre”lorsque l'on plonge un canon de soufre dans de l'eau bouillante. Il s'électrise par frottement : c'est un diélectrique.

Il existe plusieurs variétés allotropiques de soufre :

Le soufre : octaèdrique, rhomboèdrique ; sa masse volumique vaut 2060 kg.m-3 .

Le soufre : clinorhombique, en aiguilles ; sa masse volumique vaut 1960 kg.m-3 .

L'équilibre entre le Sa et le Sb est pratiquementathermique ; son enthalpie vaut 0,38 kJ/mol. C'est un équilibre monovariant. Comme l'enthalpie est positive, la forme est stable à température élevée. Du soufre, dissous dans le sulfure de carbone CS2 , après évaporation de celui-ci, cristallise en octaèdres jaunes : Sa ; mais du soufre fondu et refroidi lentement cristallise tout d'abord sous forme d'aiguilles brunes.

Par chauffage lent, latempérature de transition de Sa en Sb est de 95,5°C sous 1 bar. La température de fusion de la forme est 119°C. Mais la transformation de en est très lente, et, si l'on élève rapisement la température, le soufre a n'a pas le temps de se transformer en soufre b et fond à 112,8°C sous 1 bar.



A 119°C, le soufre est un liquide jaune clair très mobile. Sa viscosité va encore diminuer si l'on chauffejusqu'à 155°C. C'est le soufre l, formé, comme les deux phases solides précédentes de molécules S8 cycliques :

Si la température dépasse 160°C, le liquide devient de plus en plus visqueux et noircit. Le maximum de viscosité est atteint à 190°C : c'est le soufre m, formé de chaînes Sn obtenues par rupture des cycles S8 et liaison bout-à-bout des fragments obtenus.

Les chaînes se disloquent ensuitesous l'effet de l'agitation thermique. On obtient finalement un liquide brun formé essentiellement (vers 400°C) de molécules S2 paramagnétiques, et encore de quelques molécules S8 ,S6 et S4 . A 1700°C, il ne reste plus dans le gaz que des molécules S2 . Si à 250°C, on trempe le Sm (assez liquide à cette température) dans de l'eau froide, on obtient des cordes de ”soufre mou”. C'est un polymère quise transforme lentement en Sa .

2. Synthèse de l'acide sulfurique.

2.1. Obtention de SO2.

La source principale en est le soufre :



Mais dans certains sites, c'est le minerai lui même qui est grillé ; par exemple à partir de la pyrite FeS2 :



2.2. Oxydation de SO2.

Le soufre est d'abord brûlé en dioxyde de soufre, puis celui-ci est oxydé en acide sulfurique, soit directement(procédé des chambres de plomb), soit indirectement (procédé de contact).

2.2.1. Procédé des chambres de plomb

Les gaz utilisés sont SO2 , NO , N2 , O2 , et N2 . Nous avons déjà étudié ce procédé dans le chapitre portant sur les propriétés de l'acide nitrique. Les chambres de plomb permettent de récupérer l'acide sulfurique, car le plomb se recouvre de sulfate de plomb PbSO4 , insoluble...
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