Acide sulfurique

L’acide sulfurique, l’huile de vitriol des alchimistes, de formule H2SO4 est le plus fort des acides simples. Par ses applications, sa production est un indicateur du niveau économique d’un pays

L’acide sulfurique est un produit industriel de première importance, qui trouve de très nombreuses applications : en fait pratiquement tout produit manufacturé a rencontré l’acide sulfurique dans son élaboration. La production annuelle mondiale dépasse les 180 Mt. Elle a progressé de plus de 25 % en Asie au cours des deux dernières décennies, confirmant ainsi son emploi comme indicateur économique.

L’acide sulfurique est un diacide, dont la première fonction acide est forte (pKa = -3,0) : seuls quelques acides et combinaisons d’acides fluorés le dépasse en force. Son hydratation dégage beaucoup de chaleur (réaction dite exothermique) : c’est pourquoi on procède en versant l’acide dans l’eau, et non l’inverse. Cette facilité d’hydratation explique son emploi comme agent de dessiccation. L’effet est tel que l’acide sulfurique peut brûler les matières organiques (tissus, sucre, peau !) en ne laissant qu’un résidu carboné, d’où son classement comme produit corrosif.

Comme tous les acides forts, il réagit vivement avec de nombreux produits organiques, les métaux en poudre, de nombreux sels de métaux, les bases. Ainsi, le chlore employé pour la fabrication de l’eau de Javel était préparé par action de l’acide sulfurique sur le chlorure de sodium. De façon similaire, on peut produire de l’acide nitrique en faisant réagir l’acide sulfurique sur du salpêtre (le nitrate de potassium, KNO3). L’acide sulfurique réagit avec l’acide nitrique pour conduire à l’ion nitronium [NO2]+, réactif employé pour fabriquer de nombreux explosifs dont la nitroglycérine et le trinitrotoluène (TNT).

Le procédé des chambres de plomb, procédé historique de production industrielle de l’acide sulfurique, est aujourd’hui largement supplanté par le procédé de contact. Il assurait néanmoins encore la moitié de la production d’acide sulfurique jusqu’au milieu du XXe siècle. Introduit par John Roebuck en 1746, il met en œuvre une réaction entre le soufre, l’oxygène de l’air et l’eau, catalysée par des oxydes d’azote, ensemble corrosif nécessitant un chemisage en plomb des réacteurs. L’acide sulfurique est aujourd’hui essentiellement fabriqué par le procédé dit « de contact » (breveté en 1831 !) faisant intervenir un catalyseur.

Il comporte trois étapes :

  1. production du dioxyde de soufre SO2, par combustion du soufre,
  2. oxydation de celui-ci en trioxyde de soufre, SO3, à l’aide de pentoxyde de vanadium (V2O5 : le catalyseur),
  3. conversion du trioxyde de soufre en acide sulfurique H2SO4, par réaction sur l’acide dilué.

Parmi les utilisations de l’acide sulfurique, on peut citer : la fabrication d’engrais (superphosphates), consommant 50 % de la production ; l’industrie des textiles artificiels ; le traitement des minerais ; le raffinage du pétrole ; le stockage de l’électricité (les « batteries au plomb ») ; le décapage de métaux en sidérurgie ; la synthèse de nombreux composés (colorants, explosifs, détergents, sels, autres acides...).

Connu depuis longtemps pour ses propriétés et applications, l’huile de vitriol était considérée par les alchimistes comme un produit ubiquitaire. On a cru que le mot « vitriol » venait du latin vitreolus signifiant « qui rend vitreux ». Il semble que sa signification soit plus hermétique. « Vitriol » serait constitué des premières lettres d’une formule de base de l’Antiquité : Visita Interiora Terrae Rectificando Occultum Lapidem (soit : « visite l’intérieur de la Terre et en rectifiant tu trouveras la pierre cachée »). Nous quittons là le domaine de la chimie, qui n’est ni philosophie, ni ésotérisme, seulement une science.

Sources

Déjà membre de la SCF ?

J'adhère