¿El ácido sulfúrico concentrado es una sustancia pura o una mezcla?

porque usaste el término “ácido sulfúrico concentrado” es necesariamente una mezcla (el término clave es “concentrado”). ES posible crear 100% H2SO4. Si eso se considera una ‘sustancia pura’ o una mezcla de H2O + SO3 o una mezcla de H2, S y O2 depende de las condiciones de su observación. Ese último comentario se refiere a la definición de componentes termodinámicos y la regla de fase de Gibbs . Una definición suelta pero probablemente suficiente de componente es: el número mínimo de especies que se pueden combinar para producir todas las especies y fases observables en su sistema.

Entonces, si su sistema está cerrado y contiene nada más que 100% H2SO4, entonces se podría considerar que el sistema está compuesto por 1 componente, es decir, H2SO4, en un rango bastante amplio de presiones y temperaturas. Sin embargo, si lo calentó hasta el punto en que el H2SO4 se descompuso para formar una fase de vapor que contenía moléculas de SO2, SO3 y H2O, entonces el número de componentes utilizados para describir su sistema debe aumentar necesariamente aunque la composición global no haya cambiado. En ese caso, el sistema sería una mezcla.

El 98% en peso de H2SO4 que han notado otros respondedores corresponde al azeótropo para un sistema definido como que contiene H2O y H2SO4 (esta es una combinación de componentes menos general que H2O + SO3 pero es adecuada para las condiciones más comúnmente observadas). Se puede crear 100% de H2SO4 agregando SO3 a una mezcla de 98% en peso (en principio, esto también podría lograrse a través de la cristalización fraccionada, pero en la práctica esto sería poco práctico).

Para composiciones menores o iguales a 98% en peso de H2SO4, puede formar una variedad de fases (Fase (materia) – Wikipedia). Algunas de las fases sólidas son H2SO4 * nH2O donde n TIENE valores discretos y distintos (esto está en contraste con otra respuesta), por ejemplo, SA6.5 = H2SO4 * 6.5H2O, SA4 = H2SO4 * 4H2O, etc. Estos son los distintos cristales sólidos a los que aparentemente se refería su maestro (el siguiente diagrama de fase muestra los diversos campos de estabilidad de la fase sólida en función de la temperatura en Kelvin).

Con una sola excepción posible (y muy difícil de lograr), su maestro está equivocado o hubo un malentendido porque en el caso del “ácido sulfúrico concentrado” O en un sistema en el que se forman los hidratos sólidos, el sistema es una mezcla . El caso excepcional sería si se aislara un sólido H2SO4 * nH2O de la mezcla y luego se mantuviera el nuevo sistema para preservar el hidrato puro sin ninguna otra fase. Ese sistema podría describirse como un sistema puro con el componente definido como la composición del hidrato. Sin embargo, ese sería un caso muy estrictamente definido y peculiar.

El ácido sulfúrico líquido a granel (100%) es H2SO4 puro. Los hidratos de la forma H2SO4.nH2O y (H2SO4) 2.nH2O solo pueden formarse en estado gaseoso, y son importantes en el estudio de aerosoles atmosféricos de ácido sulfúrico.

Por lo tanto, sugeriría respetuosamente que su maestro esté confundiendo el ácido sulfúrico líquido concentrado con los hidratos de ácido sulfúrico en fase gaseosa.

Para obtener información más detallada, consulte los siguientes documentos:

http://www.helsinki.fi/~hvehkama

Ácido sulfúrico e hidratos de ácido sulfúrico en la fase gaseosa: una investigación DFT

http://kintecus.com/IANNI_dimer_

Aquí hay un extracto del primer artículo que concluye que la composición molecular del sulfúrico concentrado a granel es diferente de los hidratos de ácido sulfúrico formados en la fase gaseosa;

El ácido sulfúrico tiende a formar hidratos, pequeños grupos que contienen algunas moléculas de agua, en la fase gaseosa. La formación de hidratos tiene un efecto estabilizador sobre el vapor a medida que la presión del ácido sulfúrico cae ~ en relación con el vapor no hidratado !, disminuyendo la velocidad de nucleación.

En las teorías clásicas de nucleación, las energías de hidratación y la distribución de hidratos se predicen suponiendo que los hidratos pueden describirse como gotas líquidas que tienen propiedades termodinámicas del líquido a granel. Para obtener una mejor comprensión de las estructuras y las energías de formación de los grupos más pequeños, hemos realizado cálculos funcionales de densidad inicial de mono-, di- y trihidratos.

Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas son fuertes. Cuantas más moléculas de agua contiene el hidrato, se forma una estructura en forma de anillo más clara.

La comparación con los valores clásicos para las entalpías de hidratación confirma que las propiedades del líquido a granel no describen demasiado bien las propiedades de los grupos más pequeños.

Su maestro le ha dado una respuesta interesante, que no es realmente cierta porque los ácidos se usan generalmente en soluciones acuosas; son mezclas, no sustancias puras. Esto es cierto incluso para los reactivos (el reactivo H2SO4 no es más que una solución del 98%, el 2% restante es H2O).

Su “H2SO4 · nH2O (n es un valor fijo)” es interesante porque la ‘n’ no es fija, es una variable, por lo tanto, la posición del profesor debe ser un “malentendido” de su parte.

Ahora que ha leído lo anterior, permítame darle este consejo: cuando un salón de clase y un instructor dice que las cosas que encuentra están mal, recuerde: “Créalos o fracase” (esta es una lección básica en la política de la academia) . Mantenga su comprensión, pero no se resista demasiado al instructor o puede perder su lugar en la curva.

Es una sustancia pura, pero por otra razón.

La palabra “concentrado” se usa mal aquí. El “ácido sulfúrico concentrado” no es una solución concentrada, sino el nombre del ácido 100% puro.

Ahora, como para cualquier otro compuesto, hacerlo absolutamente puro es imposible, y fabricarlo y mantenerlo muy cerca de puro es muy costoso. Para el ácido sulfúrico concentrado, el 98% es una pureza práctica que funciona para la mayoría de las reacciones.

El ácido sulfúrico al 100% es una sustancia pura. No es probable que vea ningún contenedor al 100%. Puede comprar 90%, 93% y 98%. También puede comprar 30% de oleum, que es, en términos generales, 130% de ácido sulfúrico.