ACIDE SULFAMIQUE: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, SYNTHÈSE, UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

L' acide sulfamique est un composé inorganique constitué d'un atome de soufre (S) lié de manière covalente par une liaison simple et un groupe hydroxyle (-OH) et un groupe amino (-NH ₂), et une double liaison deux atomes oxygène (O). C'est un solide cristallin blanc. Sa formule chimique est NH ₂ SO ₃ H. Il est également connu sous le nom d'acide aminosulfonique, acide amidosulfonique, acide amidosulfurique et acide sulfamidique.

L'acide sulfamique est un acide fort. Peut réagir avec les métaux, les oxydes métalliques et les carbonates. Ses sels sont généralement solubles dans l'eau, ce qui en fait un bon détartrant dans les équipements de process. Il est fréquemment utilisé dans les sucreries pour nettoyer les incrustations de carbonate dans l'équipement d'évaporateur.

Structure de l'acide sulfamique. Benjah-bmm27. Source: Wikipédia Commons.

L'acide sulfamique est un réducteur de nitrite (NO ₂ ^-) et cette propriété chimique est utilisée dans diverses applications, comme dans l'industrie des colorants et dans l'analyse des nitrites.

Il est utilisé dans le tannage du cuir et le blanchiment de la pâte pour la fabrication du papier. En fait, c'est un contaminant alimentaire, comme on le trouve souvent dans les papiers et cartons utilisés pour emballer les produits d'épicerie.

Il est également utilisé dans l'électrodéposition de métaux, en tant que norme de laboratoire et l'un de ses dérivés est un herbicide très efficace.

Structure

L'acide sulfamique cristallise sous forme de cristaux dipyramidaux orthorhombiques. Il forme des prismes et des feuilles compacts lorsqu'il cristallise à partir d'une solution froide, ainsi que des feuilles de diamant lorsqu'il cristallise à partir d'une solution aqueuse chaude.

Nomenclature

- Acide sulfamique

- Acide aminosulfonique

- Acide amidosulfonique

- Acide amidosulfurique

- Acide sulfamidique

Propriétés

État physique

Solide cristallin blanc.

Poids moléculaire

97,1 g / mol.

Point de fusion

205 ° C, se décompose à 209 ° C

Densité

2,15 g / cm ³

Solubilité

Soluble dans l'eau:

- 12,8% à 0 ºC

- 17,57% à 20 ºC

- 22,77% à 40 ºC

Légèrement soluble dans le méthanol, légèrement soluble dans l'acétone, insoluble dans l'éther.

Librement soluble dans les bases azotées et dans les solvants organiques contenant de l'azote.

Insoluble dans le disulfure de carbone (CS ₂) et le tétrachlorure de carbone (CCl ₄).

pH

0,41 (en solution 1 N, soit 1 équivalent / L).

Constante de dissociation

0,101 à 25 ° C

Propriétés chimiques

C'est un acide fort. Presque autant que les acides chlorhydrique (HCl), nitrique (HNO ₃) et sulfurique (H ₂ SO ₄).

Les solutions aqueuses d'acide sulfamique sont hautement ionisées. Son pH est inférieur à celui des solutions d'acides formique, phosphorique et oxalique.

Dans l'eau, l'acide sulfamique ne perd que le proton lié à l'oxygène. Les hydrogènes attachés à l'azote tiennent étroitement ensemble.

En solution aqueuse, il est lentement hydrolysé pour donner du sulfate d'ammonium acide (NH ₄ HSO ₄). Il est stable dans des conditions sèches.

L'acide sulfamique attaque les métaux, les oxydes métalliques et les carbonates pour générer des sulfamates. Par exemple, avec le potassium métallique (K), il forme du sulfamate de potassium (KOSO ₂ NH ₂) et de l'hydrogène (H ₂).

Tous les sels d'acide sulfamique sont solubles dans l'eau. Les sels de calcium, de plomb et de baryum sont très solubles dans l'eau, contrairement aux sels correspondants d'acide sulfurique.

L'acide nitreux (HNO ₂) réagit quantitativement avec le groupe amino de l'acide sulfamique, libérant de l'azote (N ₂). On pense que l'ion sulfamate fonctionne dans cette réaction comme un amide et non comme une amine.

L'acide sulfamique est oxydé par le chlore, le brome ou le chlorate de potassium pour le convertir en acide sulfurique. Cette réaction ne se produit pas avec d'autres oxydants tels que l'acide chromique ou le permanganate de potassium.

Il n'est pas compatible (réagit) avec les alcalis forts, le chlore, l'acide hypochloreux, les hypochlorites, les cyanures et les sulfures.

Autres propriétés

Il n'est pas hygroscopique (cela signifie qu'il n'absorbe pas l'humidité de l'air).

Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, il émet des fumées hautement toxiques d'oxydes de soufre et de chlorure d'hydrogène (HCl).

L'un de ses dérivés, le sulfamate d'ammonium, est un ignifuge.

Il est modérément toxique.

Synthèse

L'acide sulfamique est obtenu en faisant réagir l'urée CO (NH ₂) ₂ avec de l'acide sulfurique fumant, c'est-à-dire de l'acide sulfurique concentré (H ₂ SO ₄) contenant du trioxyde de soufre (SO ₃).

Il peut également être synthétisé par réaction d'acide chlorosulfonique (HClO ₃ Cl) et d'ammoniaque (NH ₃).

Applications

Dans l'industrie de la teinture

L'acide sulfamique est utilisé pour éliminer rapidement et efficacement les nitrites en excès dans les réactions de diazotation lors de la synthèse des colorants. C'est beaucoup plus pratique que l'urée à cet effet.

Dans le traitement du cuir

Lors du tannage du cuir, l'utilisation d'acide sulfamique à la place de l'acide sulfurique donne une texture plus fine et soyeuse.

De plus, comme le sulfamate de calcium est soluble dans l'eau, contrairement au sulfate de calcium, l'acide sulfamique peut être utilisé dans le processus de décoloration sans laisser les taches qui apparaissent parfois sur le cuir lorsque l'acide sulfurique est utilisé.

Chaussures en cuir. Source: Pixabay.

Dans l'équipement de processus de nettoyage

L'acide sulfamique est utilisé comme nettoyant détartrant dans les bouilloires, les réacteurs, les tuyaux, les systèmes de refroidissement et les échangeurs de chaleur.

Dans cet équipement, l'échelle est formée par la circulation d'eau ou de composés de procédé dans les centrales électriques, les usines chimiques, les aciéries, les papeteries, les stations de compression et d'autres industries.

Le tartre ou les dépôts solides peuvent être organiques (algues, limons, champignons) ou inorganiques (oxydes de fer, sulfures de fer, carbonates, sulfates, phosphates ou silicates de calcium ou de magnésium).

L'acide sulfamique est très efficace lorsqu'il est utilisé pour éliminer le tartre de carbonate de calcium. Il peut être utilisé sur les équipements en cuivre, laiton, acier inoxydable, fonte et acier galvanisé.

Il est utilisé sous forme de solution à 5-10% en poids. Il est notamment utilisé dans les sucreries pour nettoyer les évaporateurs en fonte avec des échangeurs de chaleur en cuivre.

Équipement d'évaporateur dans une sucrerie. Auteur: Antriksh Kumar. Source: Pixabay

Il doit être utilisé à des températures ne dépassant pas 50-60 ºC. Des températures de 70 ºC conduisent à la formation de sulfates insolubles comme le CaSO ₄.

Lorsqu'elle est utilisée en combinaison avec du chlorure de sodium, un effet synergique se produit et la solution permet à l'oxyde ferrique de se dissoudre lentement. Dans ce cas, il ne doit pas être utilisé avec de l'acier inoxydable car de l'acide chlorhydrique est libéré, ce qui peut provoquer la corrosion de ce matériau.

Dans le raffinage des métaux

La galvanoplastie de métaux tels que le cuivre, l'argent, le cobalt, le nickel, le zinc, le cadmium, le fer et le plomb peut être réalisée avec succès dans des solutions d'acide sulfamique. Cela peut être manipulé beaucoup plus facilement que l'acide fluorosilicique (H ₂ SiF ₆).

En tant que réactif standard dans le laboratoire

Compte tenu de certaines caractéristiques de l'acide sulfamique telles que: sa force en tant qu'acide, sa facilité à être purifié par recristallisation dans l'eau, sa stabilité et sa non hygroscopicité, il a été utilisé comme étalon primaire au niveau du laboratoire. Cela signifie qu'il est utilisé pour les déterminations quantitatives des alcalis.

Laboratoire. PublicDomainPictures. Source: Pixabay

Dans l'analyse des nitrites

En raison de sa réaction facile avec les nitrites, l'acide sulfamique est utilisé pour les déterminer en solution.

Dans l'analyse de l'oxygène dissous dans l'eau

Comme l'acide sulfamique réagit avec les nitrites dans l'eau, de l'azote est libéré, la détermination de l'oxygène dissous dans l'eau peut être effectuée en éliminant les interférences causées par les nitrites.

Dans la préparation de l'oxyde nitreux

L'acide sulfamique réagit avec l'acide nitrique en générant du protoxyde d'azote (N ₂ O). Cette réaction est plus sûre que celle du nitrate d'ammonium pour obtenir ce gaz.

En agriculture

Un dérivé de l'acide sulfamique, le sulfamate d'ammonium, est un herbicide non toxique efficace pour les animaux.

Il est appliqué par rosée sur les feuilles de l'espèce à enlever à la fin de l'été ou au début de l'automne, de préférence par temps humide. À mesure que le composé se déplace des feuilles aux racines, la plante meurt.

Application par pulvérisation d'herbicide. Auteur: Zefe Wu. Source: Pixabay

Un autre avantage de ce composé est qu'il ne stérilise pas le sol de façon permanente. En effet, une partie de l'azote du sulfamate d'ammonium sera disponible dans le sol pour la croissance des plantes au cours de la prochaine saison.

En tissus ignifuges

Sa compatibilité avec la cellulose et ses caractéristiques ignifuges font du sulfamate d'ammonium un agent pour l'obtention de tissus et papiers ignifuges.

10% du poids du tissu est utilisé, dont l'aspect et la sensation au toucher restent inchangés. Le tissu lorsqu'il est utilisé doit être nettoyé à sec, jamais lavé à l'eau afin de ne pas dissoudre le sulfamate.

Il est particulièrement utile dans les rideaux de théâtre ou dans des endroits similaires.

Théâtre. Auteur: MustangJoe Source: Pixabay

Dans diverses applications

Il est utilisé comme catalyseur dans certaines réactions chimiques, comme dans la préparation de résines urée-formaldéhyde. Il est également utile comme bactéricide et stabilisateur de chlore dans les piscines et comme agent de blanchiment de la pâte de bois dans les usines de pâtes et papiers.

Références

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