Оксид серы(VI)

Оксид серы(VI)
Общие
Систематическое наименование	Оксид серы (VI)
Химическая формула	SO3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная жидкость
Отн. молек. масса	80.06 а. е. м.
Молярная масса	80.06 г/моль
Плотность	1.92 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	16,9 °C
Температура кипения	45 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	в397.77 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	[7446-11-9]

Окси́д се́ры (VI) (се́рный ангидри́д, трео́кись се́ры, се́рный га́з) SO₃ в высший оксид серы, тип химической связи: ковалентная полярная химическая связь. В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO₃.

Находящиеся в газовой фазе молекулы SO₃ имеют плоское тригональное строение с симметрией D_3h (угол OSO = 120°, d(S-O) = 141 пм.) При переходе в жидкое и кристаллическое состояния образуются циклический тример и зигзагообразные цепи.

пространственная модель молекулыγ-SO₃

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, соединенных 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 в 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 твердый SO₃ обычно состоит из смеси различных форм, относительное содержание которых зависит от условий получения серного ангидрида.

Получение

Получают, окисляя оксид серы (IV) кислородом воздуха при нагревании, в присутствии катализатора (V₂O₅, Pt или NaVO₃):

2SO₂ + O₂ 2SO₃ + Q.

Можно получить термическим разложением сульфатов:

Fe₂(SO₄)₃ ^t Fe₂O₃ + 3SO₃,

или взаимодействием SO₂ с озоном:

SO₂ + O₃ SO₃ + O₂в‘.

Для окисления SO₂ используют также NO₂:

SO₂ + NO₂ SO₃ + NOв‘.

Эта реакция лежит в основе исторически первого, нитрозного способа получения серной кислоты.

Еще один способ:

CuSO₄ + H₂C₂O₄ CuC₂O₄ + H₂SO₄

Химические свойства

1. Кислотно-основные: SO₃ в типичный кислотный оксид, ангидрид серной кислоты. Его химическая активность достаточно велика. При взаимодействии с водой образует серную кислоту:

SO₃ + H₂O H₂SO₄.

Взаимодействует с основаниями:

2KOH + SO₃ K₂SO₄ + H₂O,

основными оксидами:

CaO + SO₃ CaSO₄,

c амфотерными оксидами:

SO₃ + PbO PbSO₄.

SO₃ растворяется в 100%-й серной кислоте, образуя олеум:

H₂SO₄ (100 %) + SO₃ H₂S₂O₇.

2. Окислительно-восстановительные: SO₃ характеризуется сильными окислительными свойствами, восстанавливается, обычно, до сернистого ангидрида:

5SO₃ + 2P P₂O₅ + 5SO₂

3SO₃ + H₂S 4SO₂ + H₂O

2SO₃ + 2KI SO₂ + I₂ + K₂SO₄.

3. При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорсульфоновая кислота:

SO₃ + HCl HSO₃Cl

Также присоединяет хлор, образуя тионилхлорид:

SO₃ + Cl₂ + 2SCl₂ 3SOCl₂

Применение

Серный ангидрид используют в основном в производстве серной кислоты.

Особенности работы

Поскольку при взаимодействии SO₃ и воды образуется едкая серная кислота, при работах с ним следует соблюдать особенную осторожность. Поэтому следует вливать тоненькой струёй кислоту в воду, непрерывно перемешивая раствор.

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