L’acido solforico fumante, più comunemente chiamato oleum, si ottiene sciogliendo l’anidride solforica (SO3) in acido solforico concentrato (H2SO4). Ciò si traduce in una miscela di composti tra cui acido solforico, acido disolforico (H2S2O7) e triossido di zolfo libero. Essendo volatile, il triossido di zolfo fa emettere fumi all’acido mentre assorbe l’umidità dall’aria, creando una nuvola di minuscole goccioline di acido solforico. L’acido solforico fumante è prodotto dal normale processo industriale utilizzato per produrre acido solforico e la maggior parte di esso viene convertito in questa sostanza chimica. Una proporzione relativamente piccola, tuttavia, viene conservata come oleum e utilizzata nella produzione di esplosivi, droghe e coloranti.
Il processo industriale utilizzato per produrre acido solforico inizia ossidando l’anidride solforosa (SO2) per produrre anidride solforosa; questa sostanza potrebbe reagire con l’acqua (H2O) per produrre acido solforico. Questa reazione, tuttavia, è troppo violenta per essere facilmente controllata, e così, il triossido di zolfo viene invece disciolto nell’acido solforico concentrato esistente per formare oleum – acido solforico fumante. La maggior parte di questo viene poi convertita in acido solforico aggiungendolo accuratamente al volume d’acqua appropriato. Finché l’oleum viene aggiunto all’acqua, piuttosto che il contrario, la reazione, sebbene esotermica, è controllabile. L’oleum rimanente può essere destinato ad altri usi industriali.
L’oleum è disponibile in diversi gradi, a seconda della quantità di anidride solforosa disciolta. I contenitori indicheranno il grado indicando la proporzione di anidride solforosa libera, ad esempio 20%, 30% o 65%. L’oleum è normalmente un liquido oleoso e fumante, ma alcune forme sono solide a temperatura ambiente.
L’anidride solforosa reagisce con l’acido solforico per produrre acido disolforico, detto anche acido pirosolforico: SO3 + H2SO4 → H2S2O7. L’acido disolforico puro è solido a temperatura ambiente, ma è raramente utilizzato sia a livello industriale che in laboratorio. Nell’oleum esiste insieme all’acido solforico, al triossido di zolfo libero e forse ad alcune molecole più complesse.
L’acido solforico fumante è un agente disidratante ancora più potente dell’acido solforico. Reagisce molto violentemente con l’acqua, rilasciando molto calore e spruzzi acidi, a meno che non venga aggiunto lentamente all’acqua. Come l’acido solforico, rimuove l’acqua dai carboidrati, lasciando carbonio, in modo da carbonizzare carta, legno e molti altri materiali organici. Questa reazione rilascia così tanto calore che può causare combustione.
Una delle principali applicazioni dell’acido solforico fumante è nelle reazioni di nitrazione. Viene miscelato con acido nitrico per produrre ioni nitronio (NO2+) che aggiungono gruppi nitro (NO2) ai composti organici. Per molte di queste reazioni è essenziale che non sia presente acqua. Ciò si ottiene solitamente mescolando acido nitrico commerciale — 68.5% — con acido solforico fumante in modo che quest’ultimo assorba tutta l’acqua. Le reazioni di nitrazione sono importanti nella produzione di esplosivi e coloranti.
L’oleum è anche usato come agente solfonante in chimica organica. Ciò significa che può aggiungere un gruppo di acido solfonico (SO3H) a un composto organico. I composti solfonati includono farmaci importanti come i sulfonamidi, nonché detergenti e coloranti.
A causa delle sue proprietà disidratanti, della reazione violenta con l’acqua e della volatilità, l’acido solforico fumante è una sostanza chimica molto pericolosa con cui lavorare. Provoca gravi ustioni al contatto con la pelle e l’inalazione dei fumi può provocare gravi danni all’apparato respiratorio. Nei laboratori, gli esperimenti che utilizzano questo acido vengono normalmente eseguiti all’interno di una cappa.