Oleum - sperietoarea falsă

Am auzit pentru prima dată despre oleum în urmă cu mulţi ani; eram elev în clasa a VIII-a. Oleum-ul se mai numeşte şi acid sulfuric fumans şi nu este altceva decât acid sulfuric concentrat în care se găseşte dizolvată o anumită cantitate de anhidridă sulfurică (trioxid de sulf SO₃).

Aveam să mă reîntâlnesc cu oleum-ul, ca şi noţiune, desigur, la Olimpiada de Chimie. De fapt ne avertizaseră colegii mai mari, spunând că problema cu oleum a fost cea care le-a creat reale dificultăţi. Bineînţeles că atenţia mea s-a orientat ceva mai pregnant către această noţiune, încercând să înţeleg unde e ... "sperietoarea". De fapt, nu era nicio sperietoare. Fiind o ştiinţă a naturii, chimia se bazează pe fenomene care au explicaţii naturale.

Revenind la problema oleum, am să încerc în căteva rânduri să explic de ce nu trebuie considerata o sperietoare. Şi pentru că nu mai ţin minte exact datele de atunci şi nici formularea exactă, am să propun un text alternativ, dar care poate ilustra suficient de bine fenomenul.

Fie 100 grame oleum care conţine 10% anhidridă sulfurică. Ce cantitate de apă, sub formă de vapori, este necesar a fi reţinută de oleum, astfel încât concentraţia soluţiei finale să fie 90%?

Rezolvare:

Soluţia finală, va conţine acid sulfuric şi apă. Se pune problema: cât acid sulfuric şi câtă apă?

Având în vedere că anhidrida sulfurică, reacţionează cu apa, formând acid sulfuric

SO₃ + H₂O ------> H₂SO₄    (1)

mai trebuie calculat câtă apă se consumă în această reacţie şi cât acid sulfuric se formează, deoarece anhidrida se consumă în totalitate.

La acest moment vom avea doar acid sulfuric concentrat (100%). Mai trebuie facut un calcul banal pentru a determina câtă apă mai trebuie adăugată pentru a obţine o soluţie de concentraţia cerută.

Conform datelor problemei:

• masa de acid existentă iniţial, notată m_ac1=90 g
• masa de anhidridă m_anhidrida = 10 g de unde rezultă conform ecuaţiei (1)
• masa de apă consumata notată m_a1= 2,25 g iar masa de acid formată notată m_ac2= 12,25 g
• masa totală de acid m_ac=m_ac1+m_ac2= 102,25 g
• soluţia finală, de concentraţie 90%, va avea raportul masic solvat la solvent (acid sulfuric la apă) 9:1, de unde rezultă că masa de apă adăugată m_a2=11,36 g
• cantitatea totală de apă va fi în acest caz m_apă=m_a1+m_a2=2,25+11,36=13,61 grame

De remarcat două aspecte:

1. Vaporii de apă - nu se adaugă apă în acidul sulfuric pentru diluare, de aceea am preferat formularea cu absorbţia apei sub formă de vapori.
2. Cantitatea de apă sub formă de vapori reţinută este utilizată în primul rand pentru consumarea anhidridei şi apoi pentru diluare.

Chiar dacă este o abordare din punctul de vedere al chimiei anorganice, aplicaţiile la problemele de chimie organică sunt foarte interesante.

Ozonoliza - oxidarea alchenelor cu ozon

Ozonoliza constă, practic într-o succesiune de două reacţii:

1. Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C, cu formare de ozonidă, instabilă, explozivă.
2. Hidroliza ozonidei, cu formarea de compuşi carbonilici (aldehide sau cetone) corespunzători.

Voi descrie în cele ce urmează cele două etape ale ozonolizei, pentru etenă.

Acţiunea ozonului asupra legăturii duble C=C

1. După cum spuneam mai sus, are loc atacul moleculei de ozon (O₃) asupra alchenei, în caul nostru etena.
2. Se poate observa formarea ozonidei, structură heterociclică, alcătuită din 3 atomi de O şi cei doi atomi de C ai etenei (numerotaţi 1 şi 2). Acest intermediar face parte din clasa trioxolanilor. În continuare ozonida este supusă hidrolizei. Am marcat cu culoare roşie modul de scindare a legăturilor, pentru a fi mai intuitiv.



Hidroliza ozonidei cu formarea compuşilor carbonilici corespunzători. (În cazul de faţă se obţine formaldehida.)

Pe lângă compuşii carbonilici obţinuţi se poate observa şi obţinerea de apă oxigenată.