| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название IUPAC Триоксид серы | |||
| Систематическое название ИЮПАК Сульфонилиденоксидан | |||
| Другие имена Серный ангидрид, оксид серы (VI) | |||
| Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
| ЧЭБИ | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard | 100.028.361  | ||
| Номер ЕС |
| ||
| 1448 | |||
PubChem CID | |||
| Номер RTECS |
| ||
| UNII | |||
| Номер ООН | ООН 1829 | ||
CompTox Dashboard ( EPA ) | |||
| |||
| |||
| Характеристики | |||
| SO 3 | |||
| Молярная масса | 80,066 г / моль | ||
| Внешность | Кристаллическое вещество от бесцветного до белого цвета, которое будет дымить на воздухе. [1] Бесцветная жидкость и газ. [2] | ||
| Запах | Варьируется. Пар едкий; как диоксид серы. [3] Туман не имеет запаха. [2] | ||
| Плотность | 1,92 г / см 3 , жидкость | ||
| Температура плавления | 16,9 ° С (62,4 ° F, 290,0 К) | ||
| Точка кипения | 45 ° С (113 ° F, 318 К) | ||
| Реагирует с образованием серной кислоты | |||
| Термохимия | |||
Стандартная мольная энтропия ( S | 256,77 Дж -1 моль -1 | ||
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | -395,7 кДж / моль | ||
| Опасности | |||
| Основные опасности | Сильная коррозия | ||
| Паспорт безопасности | ICSC 1202 | ||
| Пиктограммы GHS | |||
| Сигнальное слово GHS | Опасность | ||
Формулировки опасности GHS | H314 , H335 | ||
Меры предосторожности GHS | P261 , P280 , P305 + 351 + 338 , P310 [4] | ||
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  0 3 3 W OX | ||
| точка возгорания | Негорючий | ||
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛК 50 ( средняя концентрация ) | крыса, 4 часа 375 мг / м 3 [ необходима ссылка ] | ||
| Родственные соединения | |||
Другие катионы | Триоксид селена Триоксид теллура | ||
Связанные оксиды серы | Окись серы Диоксид серы | ||
Родственные соединения | Серная кислота | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
 проверить ( что есть ?)  | |||
| Ссылки на инфобоксы | |||
Триоксид серы (альтернативное название « триоксид серы» ) - это химическое соединение с формулой SO 3 с относительно узким диапазоном содержания жидкости. В газообразной форме этот вид представляет собой значительный загрязнитель, являясь основным предшественником кислотных дождей . [5]
Он готовится в промышленных масштабах как предшественник серной кислоты , также известен как серный ангидрид .
В совершенно сухом аппарате пары триоксида серы невидимы, а жидкость прозрачна. Однако он обильно дымит даже в относительно сухой атмосфере (его использовали в качестве дымового агента) из-за образования тумана серной кислоты. Этот пар не имеет запаха, но чрезвычайно агрессивен. [2]
Молекулярная структура и связь [ править ]
Газообразный SO 3 - это тригональная планарная молекула с симметрией D 3h , как предсказывает теория VSEPR . SO 3 принадлежит точечной группе D 3h .
С точки зрения формализма подсчета электронов, атом серы имеет степень окисления +6 и формальный заряд 0. Структура Льюиса состоит из двойной связи S = O и двух дативных связей S – O без использования d-орбиталей. [6]
Электрический дипольный момент газообразного триоксида серы равен нулю. Это является следствием угла 120 ° между связями SO.
Химические реакции [ править ]
SO 3 представляет собой ангидрид H 2 SO 4 . Таким образом, происходит следующая реакция:
- SO 3 (г) + H 2 O (л) → H 2 SO 4 (водный раствор) (ΔH f = −200 кДж моль −1 ) [7]
Реакция протекает как быстро, так и экзотермически, слишком бурно, чтобы ее можно было использовать в крупномасштабном производстве. При температуре 340 ° C или выше серная кислота, триоксид серы и вода сосуществуют в значительных равновесных концентрациях. [ необходима цитата ]
Триоксид серы также окисляет дихлорид серы с образованием полезного реагента - тионилхлорида .
- SO 3 + SCl 2 → SOCl 2 + SO 2
SO 3 - сильная кислота Льюиса, легко образующая кристаллические комплексы с пиридином , диоксаном и триметиламином . Эти аддукты можно использовать в качестве сульфирующих агентов. [8]
Подготовка [ править ]
В атмосфере [ править ]
Прямое окисление диоксида серы до триоксида серы на воздухе:
- SO 2 + 1 / 2 O 2 = SO 3 & delta ; H = -198,4
действительно происходит, но реакция идет очень медленно.
В лаборатории [ править ]
Серы триоксид могут быть получены в лаборатории путем двухстадийного пиролиза из бисульфата натрия . Пиросульфат натрия является промежуточным продуктом: [9]
- Обезвоживание при 315 ° C:
- 2 NaHSO 4 → Na 2 S 2 O 7 + H 2 O
- Растрескивание при 460 ° C:
- Na 2 S 2 O 7 → Na 2 SO 4 + SO 3
Напротив, KHSO 4 не подвергается такой реакции. [9]
Его также можно приготовить путем добавления концентрированной серной кислоты к пятиокиси фосфора . [10]
В промышленности [ править ]
Промышленно SO 3 получают контактным способом . Диоксид серы , который, в свою очередь, образуется при сжигании серы или железного пирита (сульфидная железная руда). После очистки электростатическим осаждением SO 2 затем окисляется кислородом воздуха при температуре от 400 до 600 ° C над катализатором. Типичный катализатор состоит из пятиокиси ванадия (V 2 O 5 ), активированной оксидом калия K 2 O на кизельгуровом или кремнеземном носителе. Платинатакже работает очень хорошо, но слишком дорого и гораздо легче отравляется (становится неэффективным) примесями. [11]
Большая часть полученного таким образом триоксида серы превращается в серную кислоту не путем прямого добавления воды, с которой образуется мелкодисперсный туман, а путем абсорбции концентрированной серной кислотой и разбавления водой полученного олеума . [ необходима цитата ]
Когда-то он производился промышленным способом путем нагревания сульфата кальция с кремнеземом .
Приложения [ править ]
Триоксид серы является важным реагентом в реакциях сульфирования . Эти процессы позволяют получать моющие средства, красители и фармацевтические препараты. Триоксид серы образуется на месте из серной кислоты или используется в виде раствора в кислоте.
Структура твердого SO 3 [ править ]
Природа твердого SO 3 сложна, поскольку структурные изменения вызваны следами воды. [12]
При конденсации газа абсолютно чистый SO 3 конденсируется в тример, который часто называют γ- SO 3 . Эта молекулярная форма представляет собой бесцветное твердое вещество с температурой плавления 16,8 ° C. Он принимает циклическую структуру, описываемую как [S (= O) 2 ( μ -O)] 3 . [13]
Если SO 3 конденсируется при температуре выше 27 ° C, то образуется -SO 3 с температурой плавления 62,3 ° C. α- SO 3 имеет волокнистый вид. По структуре это полимер [S (= O) 2 ( μ -O)] n . Каждый конец полимера оканчивается группами ОН. β- SO 3 , как и альфа-форма, является волокнистым, но с разной молекулярной массой, состоит из полимера с гидроксильными группами, но плавится при 32,5 ° C. И гамма, и бета-формы являются метастабильными, в конечном итоге они превращаются в стабильную альфа-форму, если оставить их на некоторое время. Это преобразование вызвано следами воды. [14]
Относительное давление паров твердого SO 3 составляет альфа <бета <гамма при одинаковых температурах, что указывает на их относительный молекулярный вес . Жидкий триоксид серы имеет давление пара, соответствующее гамма-форме. Таким образом, нагревание кристалла α- SO 3 до его точки плавления приводит к внезапному увеличению давления пара, которое может быть достаточно сильным, чтобы разбить стеклянный сосуд, в котором он нагревается. Этот эффект известен как «альфа-взрыв». [14]
SO 3 агрессивно гигроскопичен . Теплота гидратации достаточна для воспламенения смеси SO 3 и дерева или хлопка. В таких случаях SO 3 обезвоживает эти углеводы . [14]
Безопасность [ править ]
Помимо того, что триоксид серы является сильным окислителем, он может вызвать серьезные ожоги как при вдыхании, так и при проглатывании, поскольку он очень агрессивен и гигроскопичен по своей природе. С SO 3 следует обращаться с особой осторожностью, поскольку он бурно реагирует с водой и выделяет высококоррозионную серную кислоту. Его также следует хранить вдали от органических материалов из-за сильной дегидратирующей природы триоксида серы и его способности бурно реагировать с такими материалами.
Источники [ править ]
- Стандартная справочная база данных NIST
- ChemSub Online
См. Также [ править ]
- Гипервалентная молекула
- Пиридиновый комплекс триоксида серы
Ссылки [ править ]
- ^ "Химические вещества триоксида серы CAMEO NOAA" . Cameochemicals.noaa.gov .
- ^ а б в Лернер, Л. (2011). Маломасштабный синтез лабораторных реагентов с моделированием реакций . CRC Press. п. 10. ISBN 9781439813133. LCCN 2010038460 .
- ^ "Вещество: триоксид серы - Learn Chemistry Wiki" . Rsc.org .
- ^ "Триоксид серы 227692" (PDF) . SO3 . Архивировано из оригинала на 2020-09-01 . Дата обращения 1 сентября 2020 .
- ^ Томас Loerting; Клаус Р. Лидл (2000). «На пути к устранению расхождений между теорией и экспериментом: константа скорости атмосферного преобразования SO 3 в H 2 SO 4 » . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (16): 8874–8878. Bibcode : 2000PNAS ... 97.8874L . DOI : 10.1073 / pnas.97.16.8874 . PMC 16788 . PMID 10922048 .
- ^ Теренс П. Каннингем, Дэвид Л. Купер, Джозеф Геррат, Питер Б. Карадаков и Марио Раймонди (1997). «Химическая связь в оксофторидах сверхкоординированной серы». Журнал химического общества, транзакции Фарадея . 93 (13): 2247–2254. DOI : 10.1039 / A700708F .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ "Производство серной кислоты и суперфосфата" (PDF) . Химические процессы в Новой Зеландии.
- ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А .; Бохманн, Манфред (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
- ^ а б К.Дж. де Фриз; П. Дж. Геллингс (май 1969 г.). «Термическое разложение пиросульфата калия и натрия» . Журнал неорганической и ядерной химии . 31 (5): 1307–1313. DOI : 10.1016 / 0022-1902 (69) 80241-1 .
- ^ «Как сделать триоксид серы - YouTube» . www.youtube.com . Дата обращения 1 сентября 2020 .
- ^ Герман Мюллер "Серная кислота и триоксид серы" в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Weinheim. 2000 DOI : 10.1002 / 14356007.a25_635
- ^ Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего / Берлин: Academic Press / De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ a b c Индекс химических веществ и лекарств Мерк , 9-е изд. монография 8775
