Оксид серы(VI)

Шаблон:Другие значения Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

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.

Получение

Окислением оксида серы(IV) кислородом воздуха при температуре 400—500 °C, в присутствии катализатора (V₂O₅, Pt, NaVO₃, Fe₂O₃):

$2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{400-500{\phantom{A}}^o\mathrm{C},\mathrm{V}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5,\mathrm{P}\mathrm{t},\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{V}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3,\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3}{\to }2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$.

Окислением SO₂ диоксидом азота (нитрозный метод получения серной кислоты):

$\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{O}$.

Можно получить пиролизом сульфатов:

$\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_2(\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_3\stackrel{{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{t}}{\to }\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$.

Или взаимодействием SO₂ с озоном. Озон образуется из кислорода под действием ультрафиолета.

$3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{U}\mathrm{V}}{\to }2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3,$

$\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

Вещество также может быть получено нагреванием гидросульфата натрия. В качестве промежуточного продукта, образуется пиросульфат натрия. Первая реакция происходит при температурах около 320 °C, вторая при 440—460 °C:

1. $2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
2. $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

Физические свойства

Пространственная модель молекулы γ-SO₃

Оксид серы(VI) — в обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом.

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. 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, 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 — 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.

Химические свойства

SO₃ — типичный кислотный оксид, ангидрид серной кислоты. Его химическая активность достаточно велика.

При взаимодействии с водой образует серную кислоту:

$\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4,$

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:

$2\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},$

а также с оксидами:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

SO₃ сильный окислитель, обычно в реакциях восстанавливается до диоксида серы:

$5\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{P}⟶\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+5\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow ,$

$3\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}⟶4\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},$

$2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{K}\mathrm{I}⟶\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{I}{\phantom{A}}_2+\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорсульфоновая кислота:

$\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{l}$.

Также взаимодействует с двухлористой серой и хлором, образуя тионилхлорид:

$\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{S}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶3\mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$.

Применение

Серный ангидрид в основном используют в производстве серной кислоты и в металлургии.

Физиологическое действие

Триоксид серы — токсичное вещество, поражает слизистые оболочки и дыхательные пути, разрушает органические соединения. Хранят в запаянных стеклянных сосудах.

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.