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	2,26 г/см³
Энергия ионизации	12,8 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	16,83 °C
• кипения	44,9 °C
• разложения	22.45 °C
Тройная точка	0.1
Критическая точка	0.01
Энтальпия
• образования	-395,8 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	[7446-11-9]
PubChem	24682
Рег. номер EINECS	231-197-3
SMILES	O=S(=O)=O
InChI	InChI=1S/O3S/c1-4(2)3 AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N
RTECS	WT4830000
ChEBI	29384
ChemSpider	23080
Безопасность
ЛД50	510 мг/кг
NFPA 704	0 3 3 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Пространственная модель молекулы γ-SO₃

Окси́д се́ры (VI) (се́рный ангидри́д, трёхо́кись се́ры, се́рный га́з) SO₃ — высший оксид серы. Ангидрид серной кислоты. В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом. Весьма токсичен. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO₃.

Получение

Получают, окисляя оксид серы (IV) кислородом воздуха при нагревании, в присутствии катализатора (V₂O₅, Pt, NaVO₃, оксид железа(III) Fe₂O_3, NO2):

${\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3}}}$

Можно получить термическим разложением сульфатов:

${\mathsf {Fe_{2}(SO_{4})_{3}{\xrightarrow[{}]{^{o}t}}Fe_{2}O_{3}+3SO_{3}}}$

или взаимодействием SO₂ с озоном:

${\mathsf {SO_{2}+O_{3}\rightarrow SO_{3}+O_{2}}}$

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:

${\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4}}}$

Однако в данной реакции серная кислота образуется в виде аэрозоля, и 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:

${\mathsf {2KOH+SO_{3}\rightarrow K_{2}SO_{4}+H_{2}O}}$

и оксидами:

${\mathsf {CaO+SO_{3}\rightarrow CaSO_{4}}}$

SO₃ характеризуется сильными окислительными свойствами, обычно восстанавливается до диоксида серы:

${\mathsf {5SO_{3}+2P\rightarrow P_{2}O_{5}+5SO_{2}}}$

${\mathsf {3SO_{3}+H_{2}S\rightarrow 4SO_{2}+H_{2}O}}$

${\mathsf {2SO_{3}+2KI\rightarrow SO_{2}+I_{2}+K_{2}SO_{4}}}$

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорсульфоновая кислота:

${\mathsf {SO_{3}+HCl\rightarrow HSO_{3}Cl}}$

Также взаимодействует с двухлористой серой и хлором, образуя тионилхлорид:

${\mathsf {SO_{3}+Cl_{2}+2SCl_{2}\rightarrow 3SOCl_{2}}}$

Применение

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

Физиологическое действие

Триоксид серы — токсичное вещество, которое поражает слизистые оболочки и дыхательные пути, разрушает органические соединения. Хранится 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