SUMPORNI TRIOKSID (SO3): STRUKTURA, SVOJSTVA, RIZICI, UPORABE - KEMIJA - 2026

Sumporni trioksid je anorganski spoj formiran spajanjem atoma sumpora (S) i 3 atoma kisika (O). Njegova molekularna formula je SO ₃. Na sobnoj temperaturi SO ₃ je tekućina koja ispušta plinove u zrak.

Struktura plinovitih SO ₃ je ravna i simetrična. Sva tri kisika ravnomjerno su smještena oko sumpora. SO ₃ burno reagira s vodom. Reakcija je egzotermna, što znači da se proizvodi toplina, drugim riječima jako se zagrijava.

Molekula sumpornog trioksida SO ₃. Autor: Benjah-bmm27. Izvor: Wikimedia Commons.

Kad se tekući SO ₃ ohladi, pretvara se u čvrstu supstancu koja može imati tri vrste strukture: alfa, beta i gama. Najstabilnija je alfa, u obliku slojeva koji su spojeni da tvore mrežu.

Plinoviti sumporni trioksid koristi se za pripremu isparavanja sumporne kiseline, koja se naziva i oleum, zbog svoje sličnosti s uljem ili uljnim tvarima. Još jednom od njegovih bitnih aplikacija je u sulfoniranjem organskih spojeva, koji se, dodatak -SO ₃ - skupine za njih. Tako se mogu, među mnogim drugima, pripremiti korisne kemikalije poput deterdženata, boja, pesticida.

SO ₃ je vrlo opasan, može uzrokovati ozbiljne opekline, oštećenja očiju i kože. Niti ga treba udisati ili gutati, jer može prouzrokovati smrt od unutarnjih opeklina, u ustima, jednjaku, želucu itd.

Iz tih razloga s njima se mora postupati s velikim oprezom. Nikada ne smije doći u kontakt s vodom ili zapaljivim materijalima kao što su drvo, papir, tkanine itd., Jer mogu nastati požari. Niti se smije odlagati niti ući u kanalizaciju zbog opasnosti od eksplozije.

Plinoviti SO ₃ stvoren u industrijskim procesima ne bi se trebao ispuštati u okoliš, jer je jedan od onih koji su odgovorni za kisele kiše koje su već oštetile velike površine šuma u svijetu.

Struktura

Molekula sumpor-trioksida SO ₃ u plinovitom stanju ima trokutastu ravninsku strukturu.

To znači da su i sumpor i tri kisika u istoj ravnini. Nadalje, raspodjela kisika i svih elektrona je simetrična.

Lewisove strukture rezonancije. Elektroni su ravnomjerno raspoređeni u SO ₃. Autor: Marilú Stea.

U čvrstom stanju tri vrste strukture pa _{3 su poznati}: alfa (α-SO ₃), beta (β-SO ₃) i gama (γ-SO ₃).

Gama γ-SO _{3 oblik} sadrži cikličke trimera, odnosno tri jedinice SO ₃ zajedno tvore cikličku ili prstenastog oblika molekula.

Čvrsta sumporna trioksidna molekula tipa gama u obliku prstena. Autor: Marilú Stea.

Beta β-SO ₃ faza je beskonačni spiralne lance tetraedara pripravka SO ₄ povezani zajedno.

Struktura lanca čvrstog sumpornog trioksida beta tipa. Autor: Marilú Stea.

Najstabilniji oblik je alfa α-SO ₃, sličan beta, ali sa slojevitom strukturom, s lancima koji su spojeni da tvore mrežu.

Nomenklatura

-Sumporni trioksid

-Sulfatni anhidrid

-Sumporni oksid

-SO ₃ gama, γ-SO ₃

-SO ₃ beta, β-SO ₃

-SO ₃ alfa, α-SO ₃

Fizička svojstva

Psihičko stanje

Na sobnoj temperaturi (oko 25 ° C) i atmosferskom tlaku, SO ₃ je bezbojna tekućina koja emitira dim u zrak.

Kada tekućina SO ₃ čist na 25 ° C je smjesa monomernog tako ₃ (jedna molekula) i (3 trimerne priključene molekule) formule S ₃ O ₉, koji se nazivaju i SO ₃ y γ-SO ₃.

Pri snižavanju temperature, ako je SO ₃ čist kada dosegne 16,86 ºC, otvrdne se ili smrzne do γ-SO ₃, koji se naziva i "SO ₃ led ".

Ako sadrži malu količinu vlage (čak tragove ili vrlo male količine) SO ₃ polimerizira do beta β-SO ₃ oblika koji tvori kristale svilenog sjaja.

Tada se stvara više veza koje stvaraju alfa α-SO3 _strukturu, koja je iglasta kristalna kruta tvar koja nalikuje azbestu ili azbestu.

Kad se alfa i beta spajaju, oni stvaraju gama.

Molekularna težina

80,07 g / mol

Talište

SO ₃ gama = 16,86 ºC

Trostruka točka

To je temperatura na kojoj su prisutna tri fizička stanja: kruta, tekuća i plinska. U alfa obliku trostruka točka je na 62,2 ºC, a u beta je na 32,5 ºC.

Grijanje alfa oblika ima veću tendenciju sublimiranja nego topljenja. Sublima podrazumijeva izravno prelazak iz krutog u plinovito stanje, bez prolaska kroz tekuće stanje.

Vrelište

Svi oblici SO ₃ kuhaju na 44,8ºC.

Gustoća

Tekući SO ₃ (gama) ima gustoću od 1.9225 g / cm ³ pri 20 ºC.

Plinoviti SO ₃ ima gustoću 2,76 u odnosu na zrak (zrak = 1), što ukazuje da je teža od zraka.

Tlak pare

SO ₃ alfa = 73 mm Hg pri 25 ºC

SO ₃ beta = 344 mm Hg pri 25 ºC

SO ₃ gama = 433 mm Hg pri 25 ºC

To znači da gama oblik teže isparava lakše nego beta i beta oblik nego alfa.

Stabilnost

Alfa oblik je najstabilnija struktura, ostale su metastabilne, odnosno manje su stabilne.

Kemijska svojstva

SO ₃ reagira snažno vodom kako bi se dobilo sumporne kiseline H ₂ SO ₄. Pri reagiranju nastaje puno topline, tako da se vodena para brzo oslobađa iz smjese.

Izložen zraku, SO ₃ brzo apsorbira vlagu, emitirajući guste pare.

To je vrlo snažno sredstvo za dehidriranje, to znači da lako uklanja vodu iz drugih materijala.

Sumpora, pa ₃ ima afinitet za slobodnih elektrona (koja je, elektrona koji nisu u vezi između dva atoma), tako da ima tendenciju da tvore komplekse s spojevima koji ih posjeduju, kao što je piridin, trimetilamin ili dioksan.

Kompleks između sumpor-trioksida i piridina. Benjah-bmm27. Izvor: Wikimedia Commons.

Formirajući komplekse, sumpor "posuđuje" elektrone iz drugog spoja kako bi ispunio njegov nedostatak. U tim se kompleksima još uvijek nalazi sumporni trioksid koji se koristi u kemijskim reakcijama za opskrbu SO ₃.

To je snažan Sulfonirajući reagens za organskih spojeva, što znači da se koristi za jednostavno dodavanje grupu -SO ₃ - molekulama.

Lako reagira s oksidima mnogih metala dajući sulfate tih metala.

Korozivno je na metale, životinjska i biljna tkiva.

SO ₃ je težak materijal za obradu iz više razloga: (1) njegova vrelište je relativno niska, (2) ima tendenciju stvaranja čvrstih polimera na temperaturama ispod 30 ° C i (3) ima visoku reaktivnost u gotovo svim organske tvari i voda.

Može polimerizirati eksplozivno ako ne sadrži stabilizator i vlaga. Dimetil sulfat ili bor oksid koriste se kao stabilizatori.

dobivanje

Je dobiven reakcijom pri 400 ºC između sumpornog dioksida SO ₂ i molekularni kisik O ₂. Međutim, reakcija je vrlo spora i za povećanje brzine reakcije potrebni su katalizatori.

2 SO ₂ + O ₂ ⇔ 2 SO ₃

Među spojevima koji ubrzavaju ovu reakciju su metal platine Pt, vanadij pentoksid V ₂ O ₅, željezov oksid Fe ₂ O ₃ i dušični oksid NO.

Prijave

U pripremi oleja

Jedna od njegovih glavnih primjena sastoji se u pripremi oleuma ili ukapljivanju sumporne kiseline, tzv. Jer emitira pare vidljive golim okom. To dobije, SO ₃ apsorbira u koncentriranoj sumpornoj kiselini H ₂ SO ₄.

Ulje ili dimna sumporna kiselina. Možete vidjeti bijeli dim kako izlazi iz boce. W. Oelen. Izvor: Wikimedia Commons.

To se vrši u posebnim kulama od nehrđajućeg čelika, gdje koncentrirana sumporna kiselina (koja je tekuća) pada i plinoviti SO ₃ ide gore.

Tekućina i plin dolaze u kontakt i spajaju se, tvoreći oleum koji je uljna tekućina. Ima mješavinu H ₂ SO ₄ i SO ₃, ali ona također ima molekula disulfuric kiseline H ₂ S ₂ O ₇ i trisulfuric kiseline H ₂ S ₃ O ₁₀.

U kemijskim reakcijama sulfoniranja

Sulfoniranje je ključni postupak velikih industrijskih primjena za proizvodnju deterdženata, površinski aktivnih tvari, boja, pesticida i lijekova.

SO ₃ služi kao sredstvo za sulfoniranje se pripremiti sulfoniranog ulja i alkil-aril-sulfoniran deterdženti, među mnogim drugim spojevima. Sljedeće prikazuje reakciju sulfoniranja aromatskog spoja:

ArH + SO ₃ → ArSO ₃ H

Sulfoniranje benzena sa SO ₃. Pedro8410. Izvor: Wikimedia Commons.

Za sulfoniranje, reakcija oleum ili SO ₃ mogu se koristiti u obliku njegovih kompleksa s piridin ili s trimetilamin, među ostalima.

U vađenju metala

Plin ₃ koristi se u obradi minerala. Jednostavne okside metala mogu se pretvoriti u još topivih sulfata obradom s toliko ₃ pri relativno niskim temperaturama.

Sumporni minerali poput pirita (željezni sulfid), halkozina (bakreni sulfid) i millerita (nikl-sulfid) najekonomičniji su izvori obojenih metala, pa tretiranje s SO ₃ omogućuje jednostavno dobivanje tih metala. i uz nisku cijenu.

Željezo, nikal i bakreni sulfidi reagiraju s plinom SO ₃ čak i na sobnoj temperaturi, tvoreći odgovarajuće sulfate, koji su vrlo topljivi i mogu se podvrgnuti drugim procesima da bi se dobio čisti metal.

U raznim namjenama

SO ₃ koristi za pripremu klorsulfonske kiseline, koji se nazivaju i klorsulfonska kiselina tna ₃ Cl.

Sumporni trioksid vrlo je moćan oksidans pa se koristi u proizvodnji eksploziva.

rizici

Za zdravlje

SO ₃ je vrlo toksičan spoj na sve načine, odnosno udisanje, gutanje i kontakt s kožom.

Nadražuje i korodira sluznicu. Izaziva opekline kože i očiju. Njegove pare su vrlo toksične kada se udišu. Pojavljuju se unutarnje opekotine, kratkoća daha, bol u prsima i plućni edem.

Sumpor-trioksid SO3 vrlo je korozivan i opasan. Autor: OpenIcons. Izvor: Pixabay.

Otrovna je. Njenim gutanjem stvaraju se teške opekline usta, jednjaka i želuca. Nadalje, sumnja se da je kancerogen.

Od požara ili eksplozije

Predstavlja opasnost od požara u kontaktu s materijalima organskog podrijetla, poput drveta, vlakana, papira, ulja, pamuka, između ostalog, posebno ako su vlažni.

Postoji i rizik ako dođete u kontakt s bazama ili reducentima. Kombinira se s vodom eksplozivno, tvoreći sumpornu kiselinu.

Kontakt s metalima može proizvesti plinom vodika H ₂ koji je visoko zapaljivi.

Zagrijavanje u staklenim posudama treba izbjegavati da se spriječi moguće nasilno pucanje spremnika.

Utjecaj na okoliš

SO ₃ smatra se jednim od glavnih zagađivača prisutnih u zemljinoj atmosferi. To je zbog njegove uloge u stvaranju aerosola i doprinosa kiseloj kiši (zbog stvaranja sumporne kiseline H ₂ SO ₄).

Šuma oštećena kiselom kišom u Češkoj. Lovecz. Izvor: Wikimedia Commons.

SO ₃ nastaje u atmosferi oksidacijom sumpornim dioksidom SO ₂. Kada to _{je 3} formirana, je brzo reagira s vodom da se dobije sumporne kiseline H ₂ SO ₄. Prema posljednjim istraživanjima, postoje i drugi mehanizmi za transformaciju SO ₃ u atmosferi, ali zbog velike količine vode prisutne u atmosferi još uvijek se smatra puno vjerojatnijom da se SO ₃ pretvara uglavnom u H ₂ SO ₄.

SO ₃ plinoviti ili plinoviti industrijski otpad koji ga sadrži ne smiju se ispuštati u atmosferu jer je opasan zagađivač. To je visoko reaktivna i plin, kao što je gore navedeno, u prisutnosti vlage u zraku, SO ₃ okreta u sumporne kiseline H ₂ SO ₄. Stoga, u zraku, SO ₃ ostaje u obliku sumporne kiseline, tvoreći male kapljice ili aerosole.

Ako kapljice sumporne kiseline uđu u respiratorni trakt ljudi ili životinja, one brzo rastu u veličini zbog prisutne vlage, pa imaju priliku prodrijeti u pluća. Jedan od mehanizama kojim kiselina magla H ₂ SO ₄ (odnosno, SO ₃) može proizvesti jak toksičnost, jer se mijenja u izvanstanični i unutarstaničnog pH od živih organizama (biljke, životinje i ljude).

Prema nekim istraživačima, SO ₃ magla je uzrok porasta astme u Japanu. Magla SO ₃ ima vrlo korozivan utjecaj na metale, tako da metalne konstrukcije koje su sagradili ljudi poput nekih mostova i zgrada mogu biti ozbiljno pogođeni.

Tekući SO ₃ ne smije se odlagati u kanalizacijske kanalizacije ili kanalizacije. Ako se prosipa u kanalizaciju, to može stvoriti opasnost od požara ili eksplozije. Ako se slučajno izlije, ne usmjeravajte mlaz vode na proizvod. Nikada se ne smije upijati u piljevinu ili drugi zapaljivi upijač, jer može izazvati požar.

Mora biti apsorbiran u suhi pijesak, suhu zemlju ili drugi potpuno suhi inertni upijač. SO ₃ se ne smije ispuštati u okoliš i nikada mu se ne smije dopustiti da dođe u kontakt s njim. Treba ga držati podalje od izvora vode jer s tim stvara sumpornu kiselinu štetnu za vodene i kopnene organizme.

Reference

1. Sarkar, S. i sur. (2019). Utjecaj amonijaka i vode na sudbinu sumpornog trioksida u troposferi: teorijsko istraživanje puteva sumporne kiseline i sumporne kiseline. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
2. Muller, TL (2006). Sumporna kiselina i sumporni trioksid. Kirk-Othmer Enciklopedija kemijske tehnologije. Svezak 23. Oporavak s web-mjesta onlinelibrary.wiley.com.
3. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Sumporni trioksid. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kikuchi, R. (2001). Upravljanje okolišem emisija sumpornog trioksida: Utjecaj SO ₃ na zdravlje ljudi. Upravljanje okolišem (2001) 27: 837. Ostvareno od linka.springer.com.
5. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
6. Ismail, MI (1979). Ekstrakcija metala iz sulfida pomoću sumpornog trioksida u fluidiziranom sloju. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Oporavak s web-lokacije www.liile.wiley.com.