¿Qué tipo de reacción ocurre cuando el ácido sulfúrico reacciona con un alcalino?

Si alguna vez ha mezclado vinagre (que contiene ácido acético) y bicarbonato de sodio, que es una base, ha visto una reacción ácido-base o de neutralización antes. Al igual que el vinagre y el bicarbonato de sodio, cuando se mezcla ácido sulfúrico con una base, los dos se neutralizan entre sí. Este tipo de reacción se llama reacción de neutralización.

Los químicos definen los ácidos y las bases de tres formas diferentes, pero la definición diaria más útil describe un ácido como una sustancia que quiere regalar iones de hidrógeno, mientras que una base quiere recoger hacia arriba. Los ácidos fuertes son mejores para regalar sus iones de hidrógeno, y el ácido sulfúrico es definitivamente un ácido fuerte, así que cuando está en agua, está casi completamente desprotonada: prácticamente todas las moléculas de ácido sulfúrico han abandonado tanto su hidrógeno iones. Estos iones de hidrógeno donados son aceptados por moléculas de agua, que se convierten en iones de hidronio. La fórmula de un ion hidronio es H3O +.

Cuando se agrega la base o solución alcalina al ácido sulfúrico, el ácido y la base reaccionan neutralizándose entre sí. La especie básica ha estado quitando los iones de hidrógeno de las moléculas de agua, por lo que tiene una alta concentración de iones de hidróxido. Los iones hidróxido e hidronio reaccionan para formar moléculas de agua, dejando una sal (el producto de una reacción ácido-base). Dado que el ácido sulfúrico es un ácido fuerte, podría suceder una de dos cosas. Si la base es una base fuerte como el hidróxido de potasio, la sal resultante (por ejemplo, sulfato de potasio) será neutra, en otras palabras, ni un ácido ni una base. Sin embargo, si la base es una base débil como el amoníaco, la sal resultante será una sal ácida, que actúa como un ácido débil (por ejemplo, sulfato de amonio). Es importante tener en cuenta que, dado que tiene dos iones de hidrógeno que puede regalar, una molécula de ácido sulfúrico puede neutralizar dos moléculas de una base como el hidróxido de sodio.

Dado que el bicarbonato de sodio se usa a menudo para neutralizar los derrames de ácido de la batería en los automóviles o los derrames de ácido en los laboratorios, la reacción del ácido sulfúrico con el bicarbonato de sodio es un ejemplo común que presenta un pequeño giro. Cuando el bicarbonato del bicarbonato de sodio entra en contacto con la solución de ácido sulfúrico, acepta iones de hidrógeno para convertirse en ácido carbónico. El ácido carbónico puede descomponerse para producir agua y dióxido de carbono; sin embargo, y a medida que reaccionan el ácido sulfúrico y el bicarbonato de sodio, la concentración de ácido carbónico se acumula rápidamente, lo que favorece la formación de dióxido de carbono. Se forma una masa hirviente de burbujas cuando este dióxido de carbono se escapa de la solución. Esta reacción es una simple ilustración del principio de Le Chatellier: cuando los cambios de concentración alteran un equilibrio dinámico, el sistema reacciona de una manera que tiende a restablecer el equilibrio.

La reacción entre el ácido sulfúrico y el carbonato de calcio es similar en algunos aspectos a la reacción con bicarbonato de sodio: el dióxido de carbono burbujea y la sal que queda es calcio sulfato. La reacción de ácido sulfúrico con hidróxido de sodio de base fuerte producirá sulfato de sodio, mientras que el ácido sulfúrico con óxido cúprico formará el compuesto azul sulfato de cobre (II). El ácido sulfúrico es un ácido tan fuerte que en realidad se puede usar para pegar un ión de hidrógeno al ácido nítrico, formando el ión de nitronio. Esta reacción se utiliza en la fabricación de uno de los explosivos más famosos del mundo: el 2,4,6-trinitrotolueno o TNT.