SVOVELTRIOKSID (SO3): STRUKTUR, EGENSKAPER, RISIKO, BRUK - KJEMI - 2026

Den svoveltrioksyd er en uorganisk forbindelse som dannes ved forening av et svovelatom (S), og 3 oksygenatomer (o). Dens molekylformel er SO ₃ . Ved romtemperatur er SO ₃ en væske som frigjør gasser i luften.

Strukturen til gassformig SO ₃ er flat og symmetrisk. Alle tre oksygener er jevnt lokalisert rundt svovel. SO ₃ reagerer voldsomt med vann. Reaksjonen er eksoterm, noe som betyr at det produseres varme, med andre ord, det blir veldig varmt.

Svoveltrioksydmolekyl SO ₃ . Forfatter: Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

Når flytende SO ₃ avkjøles, blir den til et fast stoff som kan ha tre typer struktur: alfa, beta og gamma. Den mest stabile er alfa, i form av lag som er sammenføyd for å danne et nettverk.

Gassformig svoveltrioksyd brukes til å tilberede røkende svovelsyre, også kalt oleum, på grunn av dens likhet med olje eller oljeholdige stoffer. En annen av dens viktige bruksområder er sulfonering av organiske forbindelser, det vil si tilsetning av -SO ₃ - grupper til dem. Dermed kan nyttige kjemikalier som vaskemidler, fargestoffer, plantevernmidler, blant mange andre, tilberedes.

SO ₃ er veldig farlig, det kan forårsake alvorlige brannskader, skade på øyne og hud. Det skal heller ikke inhaleres eller svelges, da det kan forårsake død fra indre brannskader, i munnen, spiserøret, magen osv.

Av disse grunner må det håndteres med stor forsiktighet. Det må aldri komme i kontakt med vann eller brennbare materialer som tre, papir, tekstiler osv., Da branner kan oppstå. Det skal heller ikke kastes eller komme inn i kloakkene på grunn av eksplosjonsfare.

Den gassformige SO _{3 som} genereres i industrielle prosesser, bør ikke slippes ut i miljøet, ettersom den er en av de som er ansvarlige for sur nedbør som allerede har skadet store skogområder i verden.

Struktur

Molekylet av svoveltrioksyd SO ₃ i gassform har en trekantet plan struktur.

Dette betyr at både svovel og de tre oksygenene er i samme plan. Videre er fordelingen av oksygener og alle elektroner symmetrisk.

Lewis resonansstrukturer. Elektroner distribueres jevnt i SO ₃ . Forfatter: Marilú Stea.

I fast tilstand er tre typer strukturer av SO _{3 kjent} : alfa (a-SO ₃ ), beta (ß-SO ₃ ) og gamma (y-SO ₃ ).

Gamma γ-SO _3-formen inneholder sykliske trimere, det vil si tre enheter av SO ₃ sammen som danner et syklisk eller ringformet molekyl.

Gamma-type fast svoveltrioksyd ringformet molekyl. Forfatter: Marilú Stea.

Den beta β-SO _3- fase har uendelig skrueformede kjeder av tetraedre av sammensetningen SO ₄ knyttet sammen.

Struktur av en kjede av fast-svoveltrioksid av betatype. Forfatter: Marilú Stea.

Den mest stabile formen er alfa α-SO ₃ , lik beta, men med en lagdelt struktur, med kjedene sammenføyd for å danne et nettverk.

nomenklatur

-Svoveltrioksid

-Svovlsyreanhydrid

-Svoveloksid

-SO ₃ gamma, γ-SO ₃

-SO ₃ beta, β-SO ₃

-SO ₃ alpha, α-SO ₃

Fysiske egenskaper

Fysisk tilstand

Ved romtemperatur (rundt 25 ºC) og atmosfæretrykk er SO ₃ en fargeløs væske som avgir røyk i luften.

Når flytende SO ₃ er ren ved 25 ºC, er det en blanding av monomer SO ₃ (et enkelt molekyl) og trimeriske (3 sammenkoblede molekyler) med formel S ₃ O ₉ , også kalt SO ₃ gamma γ-SO ₃ .

Når du senker temperaturen, hvis SO ₃ er ren når den når 16,86 ºC, stivner den eller fryser til γ-SO ₃ , også kalt “SO ₃ is ”.

Hvis den inneholder små mengder fuktighet (til og med spor eller ekstremt små mengder), polymeriserer SO ₃ til beta ß-SO _3- form som danner krystaller med en silkemyk glans.

Deretter dannes flere bindinger som genererer alfa α-SO _3-strukturen , som er et nålformet krystallinsk fast stoff som ligner asbest eller asbest.

Når alfa og beta fusjonerer genererer de gamma.

Molekylær vekt

80,07 g / mol

Smeltepunkt

SO ₃ gamma = 16,86 ºC

Trippel punkt

Det er temperaturen der de tre fysiske tilstandene er til stede: faststoff, væske og gass. I alfaformen er trippelpunktet 62,2 ºC og i beta er det 32,5 ºC.

Å varme opp alfaformen har en større tendens til å sublimere enn å smelte. Sublimate betyr å gå direkte fra faststoff til gassform uten å gå gjennom flytende tilstand.

Kokepunkt

Alle former for SO ₃ koker ved 44,8 ºC.

tetthet

Flytende SO ₃ (gamma) har en densitet på 1,9225 g / cm ³ ved 20 ° C.

Gassformig SO ₃ har en tetthet på 2,76 i forhold til luft (luft = 1), noe som indikerer at den er tyngre enn luft.

Damptrykk

SO ₃ alfa = 73 mm Hg ved 25 ºC

SO ₃ beta = 344 mm Hg ved 25 ºC

SO ₃ gamma = 433 mm Hg ved 25 ºC

Dette betyr at gammaformen har en tendens til å fordampe lettere enn beta- og beta-form enn alfa.

Stabilitet

Alfaformen er den mest stabile strukturen, de andre er metastabile, det vil si at de er mindre stabile.

Kjemiske egenskaper

SO ₃ reagerer kraftig med vann for å gi svovelsyre H ₂ SO ₄ . Ved reaksjon produseres mye varme slik at vanndamp frigjøres raskt fra blandingen.

Når den blir utsatt for luft, absorberer SO ₃ raskt fuktighet og avgir tette damper.

Det er et veldig sterkt dehydratiseringsmiddel, dette betyr at det lett fjerner vann fra andre materialer.

Svovel i SO ₃ har en affinitet for frie elektroner (det vil si elektroner som ikke er i en binding mellom to atomer), så det har en tendens til å danne komplekser med forbindelser som har dem, for eksempel pyridin, trimetylamin eller dioksan.

Kompleks mellom svoveltrioksid og pyridin. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

Ved å danne komplekser "låner" svovel elektroner fra den andre forbindelsen for å fylle mangelen på dem. Svoveltrioksyd er fremdeles tilgjengelig i disse kompleksene, som brukes i kjemiske reaksjoner for å levere SO ₃ .

Det er et kraftig sulfonerende reagens for organiske forbindelser, noe som betyr at det brukes til å enkelt tilsette en gruppe –SO ₃ - til molekyler.

Den reagerer lett med oksydene i mange metaller for å gi sulfater av disse metaller.

Det er etsende på metaller, dyre- og plantevev.

SO ₃ er et vanskelig materiale å håndtere av flere grunner: (1) kokepunktet er relativt lavt, (2) det har en tendens til å danne faste polymerer ved temperaturer under 30 ºC og (3) det har en høy reaktivitet mot nesten alle organiske stoffer og vann.

Kan polymerisere eksplosivt hvis den ikke inneholder en stabilisator og fuktighet er til stede. Dimetylsulfat eller boroksyd brukes som stabilisatorer.

Å skaffe

Den oppnås ved reaksjonen ved 400 ° C mellom svoveldioksyd SO ₂ og molekylært oksygen O ₂ . Imidlertid er reaksjonen veldig langsom og katalysatorer er nødvendige for å øke reaksjonshastigheten.

2 SO ₂ + O ₂ ⇔ 2 SO ₃

Blant de forbindelser som akselererer denne reaksjonen er platinametall Pt, vanadiumpentoksyd V ₂ O ₅ , ferrioksyd Fe ₂ O ₃ og nitrogenoksyd NO.

applikasjoner

I utarbeidelse av oleum

En av dens viktigste bruksområder består i tilberedning av oleum eller røykende svovelsyre, såkalt fordi den avgir damp som er synlig for det blotte øye. For å oppnå det, SO ₃ absorberes i konsentrert svovelsyre H ₂ SO ₄ .

Oleum eller røykende svovelsyre. Du kan se den hvite røyken komme ut av flasken. W. Oelen. Kilde: Wikimedia Commons.

Dette gjøres i spesielle tårn i rustfritt stål der den konsentrerte svovelsyren (som er flytende) går ned og den gassformige SO ₃ går opp.

Væsken og gassen kommer i kontakt og kommer sammen, og danner oleum som er en oljeaktig væske. Den har en blanding av H ₂ SO ₄ og SO ₃ , men den har også molekyler av disulfuric acid H ₂ S ₂ O ₇ og trisulfuric acid H ₂ S ₃ O ₁₀ .

Ved sulfonering kjemiske reaksjoner

Sulfonering er en nøkkelprosess i industrielle applikasjoner i stor skala for fremstilling av vaskemidler, overflateaktive stoffer, fargestoffer, plantevernmidler og farmasøytiske midler.

SO ₃ tjener som et sulfoneringsmiddel for å fremstille sulfonerte oljer og alkyl-arylsulfonerte vaskemidler, blant mange andre forbindelser. Følgende viser sulfoneringsreaksjonen til en aromatisk forbindelse:

ArH + SO ₃ → ArSO ₃ H

Sulfonering av benzen med SO ₃ . Pedro8410. Kilde: Wikimedia Commons.

For sulfoneringsprodukter reaksjoner, oleum eller SO ₃ kan anvendes i form av sine komplekser med pyridin eller med trimetylamin, blant andre.

I utvinning av metaller

SO _3- gass er blitt brukt i mineralbehandling. Enkle oksider av metaller kan omdannes til de mye mer oppløselige sulfater ved å behandle dem med SO ₃ ved relativt lave temperaturer.

Sulfidmineraler som pyritt (jernsulfid), kalkosin (kobbersulfid) og milleritt (nikkelsulfid) er de mest økonomiske kildene til ikke-jernholdige metaller, så behandling med SO ₃ gjør det lett å oppnå disse metaller. og til lave kostnader.

Jern, nikkel og kobbersulfider reagerer med SO _3- gass selv ved romtemperatur, og danner de respektive sulfater, som er veldig løselige og kan underkastes andre prosesser for å oppnå det rene metallet.

I forskjellige bruksområder

SO ₃ brukes til å fremstille klorsvovelsyre, også kalt klorsulfonsyre HSO ₃ Cl.

Svoveltrioksid er en veldig kraftig oksidant og brukes til fremstilling av eksplosiver.

risiko

Til helse

SO ₃ er en meget giftig forbindelse på alle måter, det vil si innånding, svelging og kontakt med huden.

Irriterer og korroderer slimhinner. Forårsaker brannskader i øynene. Dampene er veldig giftige ved innånding. Interne forbrenninger, kortpustethet, brystsmerter og lungeødem oppstår.

Svoveltrioksyd SO3 er veldig etsende og farlig. Forfatter: OpenIcons. Kilde: Pixabay.

Det er giftig. Inntaket gir alvorlige forbrenninger i munnen, spiserøret og magen. Videre mistenkes den for å være kreftfremkallende.

Fra brann eller eksplosjon

Det representerer en brannfare ved kontakt med materialer av organisk opprinnelse som tre, fibre, papir, olje, bomull, blant annet, spesielt hvis de er våte.

Det er også en risiko hvis du kommer i kontakt med baser eller reduksjonsmidler. Det kombineres med vann eksplosivt og danner svovelsyre.

Kontakt med metaller kan produsere hydrogengass H ₂ som er svært brannfarlig.

Oppvarming i glasskar bør unngås for å forhindre mulig voldelig ruptur av beholderen.

Miljøpåvirkning

SO ₃ regnes som en av de viktigste miljøgiftene som finnes i jordens atmosfære. Dette skyldes dens rolle i dannelsen av aerosoler og deres bidrag til sur nedbør (på grunn av dannelsen av svovelsyre H ₂ SO ₄ ).

Skog skadet av sur nedbør i Tsjekkia. Lovecz. Kilde: Wikimedia Commons.

SO ₃ dannes i atmosfæren ved oksydasjon av svoveldioksyd SO ₂ . Når SO _{3 er} dannet, reagerer hurtig med vann for å danne svovelsyre H ₂ SO ₄ . I følge nylige studier er det andre mekanismer for transformasjon av SO ₃ i atmosfæren, men på grunn av den store mengden vann som er tilstede i atmosfæren, anses det fremdeles som mye mer sannsynlig at SO ₃ hovedsakelig blir H ₂ SO ₄ .

SO ₃ gass ​​eller gassformig industriavfall som inneholder det, må ikke slippes ut i atmosfæren fordi det er et farlig miljøgifter. Det er en meget reaktiv gass og, som nevnt ovenfor, i nærvær av fuktighet i luften, SO ₃ blir svovelsyre H ₂ SO ₄ . Derfor, i luft, vedvarer SO ₃ i form av svovelsyre, og danner små dråper eller aerosoler.

Hvis svovelsyredråpene kommer inn i luftveiene hos mennesker eller dyr, vokser de raskt i størrelse på grunn av fuktigheten som er der, så de har en sjanse til å trenge inn i lungene. En av mekanismene som syretåken til H ₂ SO ₄ (det vil si SO ₃ ) kan gi sterk toksisitet er fordi den endrer den ekstracellulære og intracellulære pH for levende organismer (planter, dyr og mennesker).

Ifølge noen forskere er SO _3- tåke årsaken til økningen i astmatikere i et område av Japan. SO _3- tåken har en meget etsende effekt mot metaller, slik at metallkonstruksjoner som er bygget av mennesker som noen broer og bygninger, kan bli hardt rammet.

Flytende SO ₃ skal ikke kastes i avløp eller avløp. Hvis du søler i kloakk, kan det føre til brann- eller eksplosjonsfare. Hvis du søler ut ved en tilfeldighet, må du ikke lede en vannstrøm mot produktet. Det skal aldri tas opp i sagflis eller annet brennbart absorbent, da det kan forårsake branner.

Det må tas opp i tørr sand, tørr jord eller annet helt tørt inert absorbent. SO ₃ må ikke slippes ut i miljøet og må aldri få lov til å komme i kontakt med den. Den bør holdes borte fra vannkilder, da den produserer svovelsyre som er skadelig for vannlevende organismer og landlevende organismer.

referanser

1. Sarkar, S. et al. (2019). Påvirkning av ammoniakk og vann på skjebnen til svoveltrioksid i troposfæren: Teoretisk undersøkelse av sulfaminsyre og svovelsyreformasjonsveier. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Gjenopprettet fra ncbi.nlm.nih.gov.
2. Muller, TL (2006). Svovelsyre og svoveltrioksid. Kirk-Othmer leksikon for kjemisk teknologi. Volum 23. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.
3. US National Library of Medicine. (2019). Svoveltrioksid. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kikuchi, R. (2001). Miljøstyring av svoveltrioksidutslipp: Effekten av SO ₃ på menneskers helse. Environmental Management (2001) 27: 837. Gjenopprettet fra link.springer.com.
5. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
6. Ismail, MI (1979). Ekstraksjon av metaller fra sulfider ved bruk av svoveltrioksid i fluidisert seng. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.