Оксид серы(VI)

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]
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	0 3 3 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Пространственная модель молекулы γ-SO₃

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

[math]\ce{ 2 SO2{}+ O2 ->[\ce{400-500^{o}C,\ V2O5,\ Pt,\ NaVO3,\ Fe2O3}] 2 SO3 }[/math].

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

[math]\ce{ SO2 + NO2 -> SO3 + NO }[/math].

Можно получить пиролизом сульфатов:

[math]\ce{ Fe2(SO4)3 ->[^ot] Fe2O3 + 3 SO3 }[/math].

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

[math]\ce{ 3 O2 ->[\ce{UV}] 2 O3, }[/math]

[math]\ce{ SO2 + O3 -> SO3 + O2 ^ }[/math].

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 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:

[math]\ce{ SO3 + H2O -> H2SO4, }[/math]

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:

[math]\ce{ 2 KOH + SO3 -> K2SO4 + H2O, }[/math]

а также с оксидами:

[math]\ce{ CaO + SO3 -> CaSO4 }[/math].

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

[math]\ce{ 5 SO3 + 2 P -> P2O5 + 5 SO2 ^ , }[/math]

[math]\ce{ 3 SO3 + H2S -> 4 SO2 ^ + H2O, }[/math]

[math]\ce{ 2 SO3 + 2 KI -> SO2 ^ + I2 + K2SO4 }[/math].

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорсульфоновая кислота:

[math]\ce{ SO3 + Cl2 + 2 SCl2 -> 3 SOCl2 }[/math].

Также взаимодействует с двухлористой серой и хлором, образуя тионилхлорид: ⚫

[math]\ce{ SO3 + Cl2 + 2 SCl2 -> 3 SOCl2 }[/math].

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.