Оксид серы(VI)
Окси́д се́ры (VI) (се́рный ангидри́д, трёхо́кись се́ры, се́рный газ) — высший оксид серы. Ангидрид серной кислоты. В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушливым запахом. Весьма токсичен. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO3.
Общие сведения
| Оксид серы(VI) | |
|---|---|
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Оксид серы (VI) |
| Хим. формула | SO3 |
| Физические свойства | |
| Состояние | бесцветная жидкость |
| Молярная масса | 80,06 г/моль |
| Плотность | 1,92 (жидкость) |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 16,83 °C |
| • кипения | 44,9 °C |
| Энтальпия | |
| • образования | -395,8 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде | реагирует с образованием серной кислоты |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | [7446-11-9] |
| 3D model (JSmol) | Интерактивная схема |
| PubChem | 24682 |
| UNII | HH2O7V4LYD |
| CompTox Dashboard EPA | DTXSID1029673 |
| Рег. номер EINECS | 231-197-3 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | WT4830000 |
| ChEBI | 29384 |
| ChemSpider | 23080 |
| ECHA InfoCard | 100.028.361 |
| Безопасность | |
| ЛД50 | 100—140 мг/кг |
| Токсичность | Высокоопасное, токсичное вещество, 2 класс опасности по степени воздействия на организм. Действует на ЦНС, почки, печень. Вредно при вдыхании. |
| Пиктограммы СГС |
|
| NFPA 704 | |
Получение
Окислением оксида серы (IV) кислородом воздуха при температуре 400—500 °C, в присутствии катализатора (V2O5, Pt, NaVO3, Fe2O3):
- .
Окислением SO2 диоксидом азота (нитрозный метод получения серной кислоты):
- .
Можно получить пиролизом сульфатов:
- .
Или взаимодействием SO2 с озоном. Озон образуется из кислорода под действием ультрафиолета.
- .
Физические свойства
Оксид серы(VI) — в обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом.
Находящиеся в газовой фазе молекулы SO3 имеют плоское тригональное строение с симметрией D3h (угол OSO = 120°, d(S-O) = 141 пм). При переходе в жидкое и кристаллическое состояния образуются циклический тример и зигзагообразные цепи. Тип химической связи в молекуле: ковалентная полярная химическая связь.
Твёрдый SO3 существует в α-, β-, γ- и δ-формах, с температурами плавления соответственно 16,8, 32,5, 62,3 и 95 °C и различающихся по форме кристаллов и степени полимеризации SO3. α-Форма SO3 состоит преимущественно из молекул триме́ра. Другие кристаллические формы серного ангидрида состоят из зигзагообразных цепей: изолированных у β-SO3, соединённых в плоские сетки у γ-SO3 или в пространственные структуры у δ-SO3. При охлаждении из пара сначала образуется бесцветная, похожая на лёд, неустойчивая α-форма, которая постепенно переходит в присутствии влаги в устойчивую β-форму — белые «шёлковистые» кристаллы, похожие на асбест. Обратный переход β-формы в α-форму возможен только через газообразное состояние SO3. Обе модификации на воздухе «дымят» (образуются капельки H2SO4) вследствие высокой гигроскопичности SO3. Взаимный переход в другие модификации протекает очень медленно. Разнообразие форм триоксида серы связано со способностью молекул SO3 полимеризоваться благодаря образованию донорно-акцепторных связей. Полимерные структуры SO3 легко переходят друг в друга, и твёрдый SO3 обычно состоит из смеси различных форм, относительное содержание которых зависит от условий получения серного ангидрида.
Химические свойства
SO3 — типичный кислотный оксид, ангидрид серной кислоты. Его химическая активность достаточно велика.
При взаимодействии с водой образует серную кислоту:
в этой реакции серная кислота образуется в виде аэрозоля, поэтому в промышленности оксид серы(VI) растворяют в серной кислоте с образованием олеума, который далее растворяют в воде до образования серной кислоты нужной концентрации.
Взаимодействует с основаниями:
а также с оксидами:
- .
SO3 сильный окислитель свойствами, обычно в реакциях восстанавливается до диоксида серы:
- .
При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорсульфоновая кислота:
- .
Также взаимодействует с двухлористой серой и хлором, образуя тионилхлорид:
- .
Применение
Серный ангидрид в основном используют в производстве серной кислоты и металлургии.
Физиологическое действие
Литература
- Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001.
- Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия» М.: Химия 1994.