Fabricación de ácido sulfúrico por el proceso de cámaras de plomo: el ácido que construyó la Revolución Industrial

El ácido sulfúrico (H₂SO₄, aceite de vitriolo) es el producto químico más importante de la historia industrial. Se produce más ácido sulfúrico en el mundo que cualquier otro producto químico fabricado (más de 260 millones de toneladas al año), y la producción de ácido sulfúrico de una nación se utilizó durante mucho tiempo como medida de su desarrollo industrial. Es esencial para la fabricación de fertilizantes, el refinado de petróleo, el procesamiento de metales, la producción de colorantes y pigmentos, y cientos de otros procesos.

Antes de 1746, el ácido sulfúrico se fabricaba mediante el 'proceso de campana': quemando azufre con salitre bajo pequeñas campanas de vidrio y recogiendo la niebla ácida. Esto producía cantidades ínfimas a un costo enorme. En 1746, John Roebuck y Samuel Garbett, en Birmingham, reemplazaron las frágiles campanas de vidrio por grandes cámaras revestidas de plomo: el plomo es resistente al ácido sulfúrico diluido y mucho más barato que el vidrio. Este cambio único escaló la producción en un factor de cien y redujo drásticamente el precio, haciendo que el ácido sulfúrico estuviera disponible por primera vez como producto químico industrial a granel.

La química es elegante: el azufre arde en el aire formando dióxido de azufre (SO₂), que luego se oxida a trióxido de azufre (SO₃) mediante dióxido de nitrógeno (NO₂) procedente de la descomposición del salitre. El NO₂ actúa como catalizador: se consume al oxidar el SO₂, pero se regenera cuando el óxido nítrico (NO) resultante reacciona con el aire. El SO₃ se disuelve en agua para formar ácido sulfúrico. El ciclo catalítico: SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO, luego 2NO + O₂ → 2NO₂; los óxidos de nitrógeno transportan oxígeno del aire al dióxido de azufre.

Esta demostración a escala de laboratorio reproduce la química esencial del proceso industrial de Roebuck utilizando recipientes de vidrio en lugar de las cámaras de plomo originales. El producto es ácido sulfúrico diluido; concentrarlo más requiere equipo especializado y extremo cuidado, ya que el ácido sulfúrico concentrado caliente es una de las sustancias más peligrosas del laboratorio.

SAFETY WARNING: El dióxido de azufre es un gas tóxico y asfixiante que causa irritación respiratoria grave. El dióxido de nitrógeno (humos marrones) es agudamente tóxico para los pulmones. El ácido sulfúrico causa quemaduras graves. Trabaje ONLY en una campana extractora en funcionamiento o al aire libre con el viento a la espalda. Use equipo de protección completo, incluido un respirador resistente a ácidos. Nunca caliente ácido sulfúrico concentrado sin la formación adecuada.