Сулфур триоксид

Сулфур триоксид е хемиско соединение со молекулска формула SO₃. На обична температура, сулфур триоксидот е течност која на воздух „чади“, а всушност, парите од сулфур триоксид и влагата во воздухот образуваат ситни капки од сулфурна киселина, така што предизвикуваат магла, а не чад.^[1]

Сулфур триоксид

Structure and dimensions of sulfur trioxide Space-filling model of sulfur trioxide
Претпочитано име по МСЧПХ: Sulfur trioxide
Систематско име	Sulfonylideneoxidane
Други називи Sulfuric anhydride
Назнаки
CAS-бр.	7446-11-9 Ок
ChEBI	CHEBI:29384 Ок
ChemSpider	23080 Ок
EC-број	231-197-3
Гмелин	1448
InChI InChI=1S/O3S/c1-4(2)3 Ок Клуч: AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N Ок InChI=1S/O3S/c1-4(2)3 Клуч: AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N InChI=1/O3S/c1-4(2)3 Клуч: AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYAX
3Д-модел (Jmol)	Слика
PubChem	24682 22235242  (hemihydrate) 22235243 (monoammoniate) 23035042 (monohydrate) 19427588 (monoformamate) 222852  (monokis(trimethylammoniate))
RTECS-бр.	WT4830000
SMILES O=S(=O)=O
ОН-бр.	UN 1829
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Густина	1.92 g/cm3, liquid
Точка на топење
Точка на вриење
Растворливост во вода	Reacts to give sulfuric acid
Термохемија
Ст. енталпија на образување ΔfHo298	−395.7 kJ/mol
Стандардна моларна ентропија So298	256.77 J K−1 mol−1
Опасност
NFPA 704	3 0 3 OX
Температура на запалување	Non-flammable
Смртоносна доза или концентрација:
LC50 (средна концентрација)	rat, 4hr 375 mg/m3[се бара извор]
Слични супстанци
Други катјони	Селен триоксид Телур триоксид
Слични sulfur oxides	Сулфур моноксид Сулфур диоксид
Слични супстанци	Сулфурна киселина
Дополнителни податоци
Ок(што е ова?)  (провери) Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Во гасовита состојба, ова соединение е значителен загадувач, и е примараен агенс во киселите дождови.^[2] Тоа се подготвува во огромни размери како претходник од сулфурна киселина.

Структура и сврзување

Гасовитиот SO₃ е со триаголна планарна молекуларна D_3h симетрија, што е предвидено од страна на VSEPR теоријата. SO₃ припаѓа на D_3h групата.

Во однос на оксидациската состојба, сулфурниот атом има оксидационен број од +6 и формален полнеж од +3. Луисовата структура се состои од една S=O двојна врска и две S–O единечни врски без утализација на d-орбиталите.^[3]} Електричниот диполен момент од гасовитиот сулфур триоксид е нула. Тоа е последица на аголот од 120° помеѓу S-O врските.

Хемиски реакциии

Експеримент во кој се прикажува горење на сулфур во атмосфера од кислород. Употребена е проточна комора за согорување, поврзана со микропромивалка (последнава содржи воден раствор од индикатор метил оранж). Производот е сулфур диоксид (SO2) со примеси од сулфур триоксид (SO3). „Чадот“ што излегува од микропромивалката е, всушност, магла од сулфурна киселина добиена при реакцијата.

SO₃ е анхидрид од H₂SO₄. Така, последователно на тоа е следната реакција:

SO_{3 (g)} + H₂O _(l) → H₂SO_{4 (aq)} (ΔH_f= −88 kJ mol⁻¹)

Реакцијата се случува брзо и е егзотермна, премногу насилно за да се користи во обемно производство. На или под 340 °C, сулфурната киселина, сулфур триоксид, и водата коегзистираат во значителни рамнотежни концентрации.

Сулфур триоксид исти така реагира со сулфур дихлорид при што се добиваат значајни производи, како тионил хлорид.

SO₃ + SCl₂ → SOCl₂ + SO₂

SO₃ е силна Луисова киселина лесно формира кристален комплекс со пиридин, диоксан и триметиламин кои може да се користат како сулфонирачки агенси.^[4]

Подготовка

Сулфур триоксид може да се подготви во лабораторија со пиролиза на натриум бисулфат. Натриум пиросулфат е еден интермедиерен производ:^[5]

1. Реакција на дехидратација на 315 °C:

   2 NaHSO₄ → Na₂S₂O₇ + H₂O

2. Cracking at 460 °C:

   Na₂S₂O₇ → Na₂SO₄ + SO₃

Овој метод не е толку корисен бидејќи дава мал принос на другите метални бисулфати, особено за калиумовата сол, зошто слободно го ослободува прво сулфур диоксид, претворајќи го во дикалиум пероксисулфат, додека еквивалентно соединение на натриум е многу нестабилно за да се формира.

Индустриски SO₃ е произведен со директен процес. Сулфур диоксид, главно се добива со горење на сулфур или железо пирит (сулфидна руда на железото), претходно прочистена електростатички. Очистениот SO₂ се оксидира од атмосферскиот кислород помеѓу 400 and 600 °C со помош на катализатор кој се состои од ванадиум пентаоксид (V₂O₅) активиран со калиум оксид K₂O .Платина е доста ефикасна но е премногу скапа и отровна.

Поголемиот дел на сулфур триоксид добиен на овој начин се претвора во сулфурна киселина не со директно додавање на вода , со што се замаглува, туку со апсорпција на концентрирана сулфурна киселина и разредување со вода од произведеното масло.

Структура на цврст SO3

Ball-and-stick model of the γ-SO₃ molecule

Природата на цврстиот SO₃ е изненадувачки сложено подрачје поради структурни промени предизвикани од траги од вода.^[6] По кондензација на гасот, апсолутно чист SO₃ кондензира во тример, често наречен γ-SO₃. Оваа молекулска форма е е безбојно цврста супстанца со точка на топење од 16.8 °C. Усвоената циклична структура се опишува како [S(=O)₂(μ-O)]₃.^[7]

Наводи

1. Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. 129.
2. Thomas Loerting, Klaus R. Liedl (2000). „Toward elimination of descrepancies between theory and experiment: The rate constant of the atmospheric conversion of SO₃ to H₂SO₄“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (16): 8874–8878. doi:10.1073/pnas.97.16.8874.
3. Terence P. Cunningham , David L. Cooper , Joseph Gerratt , Peter B. Karadakov and Mario Raimondi (1997). „Chemical bonding in oxofluorides of hypercoordinatesulfur“. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 93 (13): 2247–2254. doi:10.1039/A700708F.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
4. Предлошка:Cotton&Wilkinson6th
5. De Vries, K.J.; Gellings, P.J. (1969). „The thermal decomposition of potassium and sodium-pyrosulfate“ (PDF). Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 31 (5): 1307–1313. doi:10.1016/0022-1902(69)80241-1.
6. Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (уред.), Inorganic Chemistry, Преведено од Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
7. Advanced Inorganic Chemistry by Cotton and Wilkinson, 2nd ed p543