Che tipo di reazione si verifica quando l'acido solforico reagisce con un alcalino?

Se hai mai mescolato aceto (che contiene acido acetico) e bicarbonato di sodio, che è una base, hai già visto una reazione acido-base o di neutralizzazione. Proprio come l'aceto e il bicarbonato di sodio, quando l'acido solforico viene mescolato con una base, i due si neutralizzano a vicenda. Questo tipo di reazione è chiamata reazione di neutralizzazione.

I chimici definiscono acidi e basi in tre modi diversi, ma la definizione più utile di tutti i giorni descrive un acido come una sostanza che vuole cedere ioni idrogeno, mentre una base vuole raccogliere loro su. Gli acidi forti sono più bravi a cedere i loro ioni idrogeno e l'acido solforico è sicuramente un acido forte, quindi quando è in acqua, è quasi completamente deprotonata -- praticamente tutte le molecole di acido solforico hanno ceduto sia il loro idrogeno ioni. Questi ioni idrogeno donati vengono accettati dalle molecole d'acqua, che diventano ioni idronio. La formula per uno ione idronio è H3O+.

Quando la soluzione base o alcalina viene aggiunta all'acido solforico, l'acido e la base reagiscono neutralizzandosi a vicenda. La specie di base ha portato via gli ioni idrogeno dalle molecole d'acqua, quindi ha un'alta concentrazione di ioni idrossido. Gli ioni idrossido e idronio reagiscono per formare molecole d'acqua, lasciando un sale (il prodotto di una reazione acido-base). Poiché l'acido solforico è un acido forte, potrebbero accadere due cose. Se la base è una base forte come l'idrossido di potassio, il sale risultante (ad esempio solfato di potassio) sarà neutro, in altre parole, né un acido né una base. Se la base è una base debole come l'ammoniaca, tuttavia, il sale risultante sarà un sale acido, che agisce come un acido debole (ad esempio solfato di ammonio). È importante notare che poiché ha due ioni idrogeno che può cedere, una molecola di acido solforico può neutralizzare due molecole di una base come l'idrossido di sodio.

Poiché il bicarbonato di sodio viene spesso utilizzato per neutralizzare le fuoriuscite di acido dalle batterie sulle auto o le fuoriuscite di acido nei laboratori, la reazione dell'acido solforico con il bicarbonato di sodio è un esempio comune che presenta una piccola svolta. Quando il bicarbonato del bicarbonato di sodio entra in contatto con la soluzione di acido solforico, accetta ioni idrogeno per diventare acido carbonico. L'acido carbonico può decomporsi per produrre acqua e anidride carbonica; tuttavia, e man mano che l'acido solforico e il bicarbonato reagiscono, la concentrazione di acido carbonico si accumula rapidamente, favorendo così la formazione di anidride carbonica. Una massa ribollente di bolle si forma quando questa anidride carbonica fuoriesce dalla soluzione. Questa reazione è una semplice illustrazione del principio di Le Chatellier: quando i cambiamenti di concentrazione disturbano un equilibrio dinamico, il sistema reagisce in un modo che tende a ristabilire l'equilibrio.

La reazione tra acido solforico e carbonato di calcio è simile in qualche modo alla reazione con il bicarbonato di sodio - l'anidride carbonica bolle e il sale che rimane dietro è il calcio solfato. La reazione dell'acido solforico con la base forte idrossido di sodio produrrà solfato di sodio, mentre l'acido solforico con l'ossido di rame formerà il composto blu solfato di rame (II). L'acido solforico è un acido così forte che può effettivamente essere usato per attaccare uno ione idrogeno all'acido nitrico, formando lo ione nitronio. Questa reazione viene utilizzata nella produzione di uno degli esplosivi più famosi al mondo: 2,4,6-trinittrotoluene o TNT.