Серная триоксид
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное имя IUPAC
Серная триоксид | |
| Систематическое имя IUPAC
Сульфонилиденоксидан | |
| Другие имена
Серная ангидрид, оксид серы (VI)
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Чеби | |
| Chemspider | |
| Echa Infocard | 100.028.361 |
| ЕС номер |
|
| 1448 | |
PubChem CID
|
|
| Rtecs номер |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Номер | И 1829 |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Итак 3 | |
| Молярная масса | 80.066 г/моль |
| Появление | Бесцветный до белого кристаллического твердого вещества, который будет в воздухе. [ 2 ] Бесцветная жидкость и газ. [ 3 ] |
| Запах | Варьируется. Пары острый; как диоксид серы. [ 4 ] Туман без запаха. [ 3 ] |
| Плотность | 1,92 г/см 3 , жидкость |
| Точка плавления | 16,9 ° C (62,4 ° F; 290,0 К) |
| Точка кипения | 45 ° C (113 ° F; 318 K) |
| Реагирует, чтобы дать серную кислоту | |
| Термохимия | |
Std Molar
энтропия ( с ⦵ 298 ) |
256,77 JK −1 мол −1 |
Энтальпия STD
образование (Δ f h ⦵ 298 ) |
–395,7 кДж/моль |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Высоко коррозийный, чрезвычайно сильный обезвоживающий агент |
| GHS Маркировка : | |
 
| |
| Опасность | |
| H314 , H335 | |
| P261 , P280 , P305+P351+P338 , P310 [ 5 ] | |
| NFPA 704 (Огненная бриллиант) | |
| точка возгорания | Неплохо |
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LC 50 ( медианная концентрация )
|
крыса, 4 часа 375 мг/м 3 [ Цитация необходима ] |
| Лист данных безопасности (SDS) | ICSC 1202 |
| Связанные соединения | |
Другие катионы
|
Селена триоксид Триоксид теллуриума Полоний триоксид |
| Серная окись Диоксид серы | |
Связанные соединения
|
Серная кислота |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Триоксид серы (альтернативный триоксид сера орфографии ) является химическим соединением с формулой SO 3 . Он был описан как «несомненно, наиболее [экономически] важный оксид серы». [ 1 ] Он готовится в промышленном масштабе в качестве предшественника серной кислоты .
Триоксид серы существует в нескольких формах: газообразный мономер, кристаллический тример и твердый полимер. Триоксид серы - это твердое вещество чуть ниже комнатной температуры с относительно узким диапазоном жидкости. Газовый SO 3 является основным предшественником кислотного дождя . [ 6 ]
Молекулярная структура и связь
[ редактировать ]Мономер
[ редактировать ]Молекула SO 3 - это тригональный плоский . Как и предсказывается теория VSEPR , ее структура принадлежит D 3H группе точек . Атом серы имеет состояние окисления +6 и может быть назначено формальное значение заряда в размере всего 0 (если все три серы-кислородные связи предполагаются двойными связями) или до +2 (если правило октета предполагается ) [ 7 ] Когда формальный заряд является ненулевым, предполагается, что связь, связанная с таковой. В любом случае три длины связи равны друг другу, на 1,42 Å. [ 1 ] Электрический дипольный момент газообразного триоксида серы равен нулю.
Тример
[ редактировать ]И жидкость, и газообразной [ 8 ] Таким образом, 3 существует в равновесии между мономером и циклическим тримером. Природа твердого тела SO 3 является сложной, и по меньшей мере 3 полиморфы известны, причем превращение между ними зависит от следов воды. [ 9 ]
Абсолютно чистый, поэтому 3 замораживает при 16,8 ° C, чтобы получить форму γ -SO 3 , которая принимает конфигурацию циклического тримера [s (= O) 2 ( μ -o)] 3 . [ 10 ] [ 1 ]
Полимер
[ редактировать ]
Если это так 3 конденсируется выше 27 ° C, то α -so 3 формы, которая имеет температуру плавления 62,3 ° C. α -so 3 является волокнистым по внешнему виду. Структурно это полимер [s (= O) 2 ( μ -o)] n . Каждый конец полимера завершается группами OH. [ 1 ] β -SO 3 , как и альфа -форма, является фиброзной, но различной молекулярной массой, состоящей из гидроксилового полимера, но плавится при 32,5 ° C. Как гамма, так и бета -формы метастабильны, в конечном итоге конвертируя в стабильную альфа -форму, если они остаются в достаточном времени. Это преобразование вызвано следами воды. [ 11 ]
Относительные давления паров твердого тела, поэтому 3 являются альфа -бета <гамма при одинаковых температурах, что указывает на их относительные молекулярные массы . Триоксид серы жидкости имеет давление паров, соответствующее гамма -форме. Таким образом, нагревание кристалла α -so 3 до его температуры плавления приводит к внезапному увеличению давления паров, которое может быть достаточно сильным, чтобы разбить стеклянный сосуд, в котором он нагревается. Этот эффект известен как «альфа -взрыв». [ 11 ]
Химические реакции
[ редактировать ]Триоксид серы подвергается многим реакциям. [ 1 ]
Гидратация и гидрофлуорирование
[ редактировать ]Таким образом, - ангидрид 3 H 2 SO 4 . Таким образом, он подвержен гидратации:
Триоксид газообразной серы обильно искажается даже в относительно сухой атмосфере из -за образования тумана серной кислоты. Таким образом, 3 агрессивно гигроскопичен . Тепло гидратации достаточно, чтобы смеси SO 3 и древесины или хлопка могут зажечь. В таких случаях 3 обезвоживает эти углеводы . [ 11 ]
Сродни поведению H 2 O, фторид водорода добавляет, чтобы дать фторусульфурическую кислоту :
- Итак, 3 + HF → FSO 3 H
Дезоксигенация
[ редактировать ]Таким образом, 3 реагирует с динитрогеновым пентоксидом, чтобы получить нитронию соль пиросульфата:
- 2 SO 3 + N 2 O 5 → [NO 2 ] 2 S 2 O 7
Окислитель
[ редактировать ]Триоксид серы является окислителем . Он окисляет дихлорид серы до тионилхлорида .
- Итак, 3 + SCL 2 → SOCL 2 + SO 2
Льюис кислота
[ редактировать ]Таким образом, 3 - сильная кислота Льюиса, легко образуя аддукты с базами Льюиса. [ 13 ] С пиридином он дает комплекс триоксида серы . Связанные аддукты формируются из диоксана и триметиламина .
Сульфунирующий агент
[ редактировать ]Триоксид серы является мощным сульфонами , то есть он добавляет 3 группы к субстратам. Часто субстраты являются органическими, как в ароматической сульфонации . [ 14 ] Для активированных субстратов базовые аддукты Льюиса триоксида серы являются эффективными сульфонами. [ 15 ]
Подготовка
[ редактировать ]Прямое окисление диоксида серы в триоксид серы в воздухе происходит очень медленно:
- 2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3 (Δ H = −198,4 кДж/моль)
Промышленное
[ редактировать ]Индустриально SO 3 создается в процессе контакта . Диоксид серы производится сжиганием серы или железного пирита (сульфидная руда железа). После очистки электростатическим осаждением SO 2 затем окисляется атмосферным кислородом на уровне от 400 до 600 ° C над катализатором. Типичный катализатор состоит из пентоксида ванадия (V 2 O 5 ), активированного оксидом калия K 2 O на поддержке Kieselguhr или кремнезема . Платина также работает очень хорошо, но слишком дорого и отравлен (неэффективен) гораздо легче примеси. [ 16 ] Большая часть серы, сделанного таким образом, преобразуется в серную кислоту .
Лаборатория
[ редактировать ]Триоксид серы может быть получен в лаборатории с помощью двухэтажного пиролиза бисульфата натрия . Пиросульфат натрия является промежуточным продуктом: [ 17 ]
- Обезвоживание при 315 ° C:
- nahso 4 → na 2 s 2 o 2 + h 2 o
- Растрескивание при 460 ° C:
- Na 2 s 2 o 7 → na 2 so 4 + so 3
Последний встречается при гораздо более низких температурах (45–60 ° C) в присутствии каталитического H 2 SO 4 . [ 18 ] Напротив, KHSO 4 подвергается тем же реакциям при более высокой температуре. [ 17 ]
Еще один двухэтапный метод, включающий соляный пиролиз, начинается с концентрированной серной кислоты и безводного оловянного тетрахлорида:
- Реакция между тетрахлоридом олова и серной кислотой в молярной смеси 1: 2 в ближнем рефлюксе (114 ° C):
- SNCL 4 + 2 H 2 SO 4 → SN (SO 4 ) 2 + 4 HCl
- Пиролиз безводного олова (IV) сульфата при 150 ° C - 200 ° C:
- Sn (so 4 ) 2 → sno 2 + 2 so 3
Преимущество этого метода над бисульфатом натрия является то, что он требует гораздо более низких температур и может быть выполнена с использованием нормальной боросиликатной лабораторной стеклянной посуды без риска разрушения. Недостатком является то, что он генерирует значительные количества газа хлорида водорода, который также должен быть захвачен.
Таким образом, 3 также может быть приготовлен путем замыкающей серной кислоты с фосфором пентоксидом . [ 19 ]
Приложения
[ редактировать ]Триоксид серы является реагентом в реакциях сульфонации . Диметилсульфат продуцируется коммерчески путем реакции диметилового эфира с триоксидом серы : [ 20 ]
- Ch 3 OCH 3 + SO 3 → (Ch 3 ) 2 SO 4
Эфиры сульфата используются в качестве моющих средств , красителей и фармацевтических препаратов . Триоксид серы генерируется in situ из серной кислоты или используется в качестве раствора в кислоте.
B 2 O 3 Стабилизованный триоксид серы был обмен Бейкером и Адамсоном под названием « Сульфан » в 20 -м веке. [ 21 ]
Безопасность
[ редактировать ]Наряду с окисляющим агентом, триоксид серы очень коррозий. Он насильственно реагирует с водой с образованием высоко коррозийной серной кислоты.
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2 -е изд.). Баттерворт-Хейнеманн . С. 703–704. ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ «Химикаты с триоксидом серы NOAA» . Cameochemicals.noaa.gov .
- ^ Jump up to: а беременный Лернер Л. (2011). Маленький синтез лабораторных реагентов с моделированием реакции . CRC Press. п. 10. ISBN 9781439813133 Полем LCCN 2010038460 .
- ^ «Вещество: серый триоксид - изучать химию вики» . Rsc.org .
- ^ «Триоксид серы 227692» (PDF) . SO3 . Архивировано из оригинала 2020-09-01 . Получено 1 сентября 2020 года .
- ^ Томас Лёртинг ; Клаус Р. Лидл (2000). «На пути к устранению департамента между теорией и экспериментом: постоянная скорость 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 .
- ^ Housecroft, Кэтрин Э.; Шарп, Алан Г. (2012). Неорганическая химия (4 изд.). Эссекс, Англия: Пирсон. п. 575.
- ^ Lovejoy, RW; Colwell, JH; Eggers, DF; Хэлси, GD (февраль 1962 г.). «Инфракрасный спектр и термодинамические свойства газообразного триоксида серы». Журнал химической физики . 36 (3): 612–617. Bibcode : 1962jchph..36..612L . doi : 10.1063/1,1732581 .
- ^ Холмен, Арнольд Фредерик; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Неорганическая химия , переведенная Иглсоном, Мэри; Брюер, Уильям, Сан -Диего/Берлин: Академическая Пресса/Де Грюйтер, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Westrik, R.; Mac Gillavry, Ch (1941). «Кристаллическая структура ледяной формы триоксида серы (γ-модификация)». Recueil des travaux Chimiques des Pays-Bas . 60 (11): 794–810. doi : 10.1002/recl.19410601102 .
- ^ Jump up to: а беременный в Индекс химикатов и лекарств Merck , 9 -е изд. Монография 8775
- ^ «Производство серной кислоты и суперфосфата» (PDF) . Химические процессы в Новой Зеландии. Архивировано из оригинала (PDF) 2018-01-27 . Получено 2016-04-22 .
- ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Bochmann, Manfred (1999), Advanced неорганическая химия (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
- ^ Вейл, JK; Bistline Jr., RG; Starton, AJ (1956). «α-сульфопальмитовая кислота». Органические синтезы . 36 : 83. doi : 10.15227/orgsyn.036 0083 .
- ^ Rondestedtt Jr., Christian S.; Bordwell, FG (1954). «Натрий β-стипенсульфонат и β-стих-стихлфонилхлорид». Органические синтезы . 34 : 85. doi : 10.15227/orgsyn.034.0085 .
- ^ Hermann Müller "серная кислота и триоксид серы" в энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Вайнхайм. 2000 Два : 10.1002/14356007.A25_635
- ^ Jump up to: а беременный KJ de Vries; PJ Gellings (май 1969). «Тепловое разложение калия и натрия-пиросульфата» . Журнал неорганической и ядерной химии . 31 (5): 1307–1313. doi : 10.1016/0022-1902 (69) 80241-1 .
- ^ Гарагехемист. «Приготовление триоксида серы и олеума» (PDF) . С. 1–2.
- ^ «Как сделать серный триоксид - YouTube» . www.youtube.com . Получено 1 сентября 2020 года .
- ^ Вайзенбергер, Карл; Майер, Дитер; Сэндлер, Стэнли Р. (2000). «Диалкилсульфаты и алкилсульфурические кислоты». Энциклопедия промышленной химии Уллмана . doi : 10.1002/14356007.a08_493 . ISBN 978-3-527-30385-4 .
- ^ Хабаши, Фати; Dugdale, Raymond (июнь 1973 г.) [1972-11-06]. «Действие серы триоксида на халькопирит» . Металлургические и материалы . B-4 (6): 1553–1556. Bibcode : 1973mt ...... 4.1553h . doi : 10.1007/bf02668007 . S2CID 93744787 . п. 1553:
Триоксид серы использовался чистым, бесцветным жидким SO3, продаваемым под торговым названием Sulfan By Baker и Adamson
Источники
[ редактировать ]| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|