La conexión más importante entre el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico suele ser que se requiere uno para producir el otro: el ácido fosfórico se crea cuando el ácido sulfúrico interactúa con el fosfato tricálcico, un compuesto químico muy presente en el suelo. En muchos de los aspectos más importantes, los ácidos son muy similares, aunque la versión sulfúrica tiende a ser mucho más ácida y, como consecuencia, a menudo es más corrosiva y potencialmente peligrosa. Los investigadores y los estudiantes a menudo usan la versión fosfórica más débil en laboratorios y pruebas simulados porque se comporta casi de manera idéntica en la mayoría de las circunstancias sin ser tan potente. Particularmente cuando se diluyen, el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico se pueden usar como catalizadores para las mismas reacciones químicas. Tienen propiedades tan paralelas que sus números de identificación de las Naciones Unidas y de América del Norte para advertencias y peligros son los mismos.
Similitudes químicas y físicas
Los dos ácidos tienen estructuras químicas muy similares cuando se ven a nivel microscópico. La principal diferencia entre ellos es un átomo de hidrógeno y el elemento ácido del núcleo. La fórmula química del ácido sulfúrico, por ejemplo, es H2SO4; está hecho completamente de hidrógeno, azufre y oxígeno. El ácido fosfórico, por el contrario, tiene la fórmula H3PO4. Tiene un hidrógeno adicional y contiene fósforo en lugar de azufre. Sin embargo, el fósforo y el azufre están estrechamente relacionados. Cuando el azufre interactúa con los componentes correctos y en las circunstancias adecuadas, puede convertirse en fósforo. Esta conexión afecta a casi todas las disposiciones del elemento.
Los científicos tienen un par de formas diferentes de diferenciar inmediatamente los ácidos, algunas de las cuales son más simples que otras. El color, la consistencia y el olor suelen ser algunos de los primeros indicios, pero en todos estos aspectos, los ácidos sulfúrico y fosfórico son idénticos. De hecho, las propiedades son tan similares que estos dos a menudo se clasifican en la misma categoría de productos químicos. Ambos son líquidos incoloros que son explosivos cuando se agregan incorrectamente al agua. También son corrosivos y fuertes agentes oxidantes cuando se exponen a la mayoría de los materiales, en particular a los metales.
Uso en titulación
Los ácidos actúan como catalizadores, lo que significa que ayudan a que una reacción sea más rápida al unir ciertos grupos de átomos. El ácido sulfúrico y el ácido fosfórico tienen un tamaño, forma y carga eléctrica similares. Actúan de manera casi idéntica como catalizadores; de hecho, muchas clases de química imitarán los procesos industriales que normalmente requieren ácido sulfúrico al mezclar ácido fosfórico, que es más seguro. Los organismos a menudo usan ácido fosfórico, lo que lo hace mucho más seguro que el ácido sulfúrico cuando se digiere.
Una propiedad de los ácidos, llamada disociación, determina el número de veces que un ácido se rompe. El ácido sulfúrico es diprotónico, lo que significa que se separa dos veces, y el ácido fosfórico es triprotónico, lo que significa que se separa tres veces. Esto permite que ambos se utilicen como tampones, lo que significa que pueden estabilizar las propiedades ácidas de una solución. Se utilizan ácido sulfúrico y ácido fosfórico porque se disocian varias veces.
Uso en fabricación e industria
La mayor parte del ácido sulfúrico consumido se utiliza en la industria de la fertilización. Esto no se debe a que el ácido sulfúrico sea bueno para las plantas, sino a que se utiliza para producir ácido fosfórico. En el proceso húmedo, las rocas ricas en fósforo se extraen y se mezclan con ácido sulfúrico. Esto libera gas y ácido fosfórico en concentraciones más bajas. El ácido fosfórico se agrega eventualmente al suelo para producir fertilizante rico en fósforo.
Consideraciones de corrosividad
En biología, el ácido sulfúrico a menudo puede realizar las mismas funciones que el ácido fosfórico. Esta conexión proviene de organismos antiguos que usaban ácido sulfúrico; Los organismos modernos utilizan ácido fosfórico porque es menos corrosivo. Se realizan experimentos para probar esta conexión y comprender por qué el ácido sulfúrico es mejor en ciertas tareas, como descomponer los alimentos. En algunos casos, el ácido sulfúrico se ha vuelto tóxico para los organismos y el ácido fosfórico funciona mucho mejor. En otros experimentos, los resultados son sorprendentes porque el ácido sulfúrico no causa daño y hace la tarea más rápido que el ácido fosfórico.