De la escuela, recuerdo una regla muy importante: primero necesitas verter el agua y después el ácido (cuando necesitas mezclarlos) no al revés. Esto se debe a que de lo contrario el ácido se vuelve muy caliente y puede salpicar.
Entonces, ¿por qué se calienta más cuando se vierte agua en él? ¿Qué reacción tiene lugar?
Esto se aplica principalmente al ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico disponible comercialmente es denso (~1.8 g/ml) y cuando se agrega agua, puede no mezclarse. En este caso se forma una capa de solución de ácido débil caliente, que hierve y salpica alrededor. Cuando el ácido se vierte en agua, fluye hacia abajo del matraz y se mezcla mucho mejor, por lo que no ocurre ebullición.
La razón de esto se debe a la gran cantidad de energía liberada en la reacción de hidratación de los iones de ácido sulfúrico. No creas que el calor proviene de la disociación, ya que la disociación de ácidos, bases y sales siempre consume energía. La energía se libera a partir de la hidratación posterior, y la liberación puede ser alta, especialmente si los iones $\ce{H+}$ o $\ce{OH-}$ están hidratados.
Esto sucede con ácidos y bases fuertes. Fuerte significa que el ácido casi se disocia por completo en iones; por ejemplo $\ce{HCl}$ a $\ce{H+}$ y $\ce{Cl-}$. Cuando ocurre la disociación, libera una gran cantidad de calor (es decir, exotérmico) debido a la posterior hidratación de $\ce{H+}$ a $\ce{H3O+}$, como han señalado otros comentarios. La razón por la que se añade ácido al agua es que si se añade agua al ácido, la primera gota de agua reacciona inmediatamente, y el calor podría ser lo suficientemente alto como para hervir el agua al instante, lo que podría hacer que el ácido salpique fuera del recipiente.
@DmitryGrigoryev mientras que no soy un químico experto, creo que la primera gota de ácido en agua se diluye rápidamente, de modo que ya no hay un ácido fuerte presente y la velocidad de reacción se ralentiza. Al revés, se necesitan muchas gotas de agua añadidas a un ácido fuerte para diluirlo lo suficiente como para ralentizar la reacción, por lo que toda esa agua inicial añadida al ácido reacciona fuertemente, produciendo mucho calor rápidamente. Creo que la misma cantidad de calor total ocurre de cualquier manera, solo que la velocidad es diferente. Creo que los primeros 2 párrafos de la respuesta de Matt dicen algo similar, pero con más ciencia.
Este es más un problema con la masa térmica. El ácido sulfúrico libera mucha energía térmica cuando se introduce agua en el ácido sulfúrico típico que es aproximadamente un 90% de ácido en peso. Cuando se realiza la dilución, una pequeña masa del ácido se combina con una masa mucho más grande de agua.
Si la masa de ácido está en el matraz receptor, inicialmente hay una pequeña masa de ácido y agua cuando se inicia la dilución. La energía liberada calentará la mezcla de baja masa, con cuatro julios de energía calentando un gramo de la mezcla en un grado Celsius. Si no hay mucha masa, entonces el cambio de temperatura es dramático y puede provocar fácilmente que la solución hierva, lanzando gotas de ácido sulfúrico concentrado en el aire.
El ácido sulfúrico es extremadamente peligroso. Es intensamente higroscópico y eliminará fácilmente carbohidratos y proteínas al extraer oxígenos e hidrógenos para formar moléculas de agua. Este proceso destruirá los carbohidratos y proteínas, incluyendo los materiales que conforman tu piel y músculo. El ácido sulfúrico concentrado ha desfigurado a muchas personas que han tenido la mala suerte de entrar en contacto con él. Incluso cuando el ácido sulfúrico se diluye de la manera correcta, agregar el ácido a un volumen de agua aún puede resultar en una mezcla extremadamente caliente que incluso podría hervir.
La buena práctica implica usar un matraz receptor que pueda contener una mezcla de ácido y agua que salpica, como un matraz Erlenmeyer, e incluso enfriar la mezcla durante la dilución. También se puede colocar un protector para salpicaduras entre el trabajador y la mezcla de dilución y se puede realizar en una campana de extracción. Se recomiendan guantes de laboratorio de neopreno grueso, así como protección ocular. Los estudiantes en clases de química introductoria rara vez realizan este procedimiento de dilución, debido a la alta probabilidad de accidentes.
Una gran cantidad de calor se libera cuando ácidos fuertes como el ácido sulfúrico y el HCl se mezclan con agua. Primero, agregar más ácido libera más calor, ya que es exotérmico.
Si agregas agua al ácido, forma una solución extremadamente concentrada de ácido inicialmente. Se libera tanto calor que la solución puede hervir muy violentamente, salpicando ácido concentrado fuera del recipiente y todo esto porque la reacción es exotérmica.
Por otro lado, al agregar ácido al agua, la solución que se forma es muy diluida y la pequeña cantidad de calor liberado no es suficiente para vaporizarla. Por lo tanto, siempre es más seguro agregar ácido al agua, y no agua al ácido.
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
7 votos
El mnemónico alemán "Erst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure" ("Primero el agua, luego el ácido, de lo contrario aparecerá un monstruo") realmente existe por una buena razón.
0 votos
Henry está descansando largo y plácido. Agregó agua al ácido. No hizo lo que debía y agregó el ácido al agua - no específico para la pregunta, ¡pero relevante para aquellos que necesitan recordar en qué orden agregar las cosas!