Svaveltrioxid (SO3) struktur, egenskaper, risker, användningar

2252
Anthony Golden
Svaveltrioxid (SO3) struktur, egenskaper, risker, användningar

De svaveltrioxid Det är en oorganisk förening bildad genom föreningen av en svavelatom (S) och 3 syreatomer (O). Dess molekylformel är SO3. Vid rumstemperatur, SO3 det är en vätska som släpper ut gaser i luften.

OS-strukturen3 gasformig är platt och symmetrisk. Alla tre oxygener ligger lika runt svavel. SO3 Reagerar våldsamt med vatten. Reaktionen är exoterm, vilket innebär att värme produceras, det blir med andra ord väldigt varmt.

Svaveltrioxidmolekyl SO3. Författare: Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

När SO3 vätska svalnar, förvandlas till ett fast ämne som kan ha tre typer av struktur: alfa, beta och gamma. Den mest stabila är alfa, i form av lager som är sammanfogade och utgör ett nätverk.

Gasformig svaveltrioxid används för att framställa rökande svavelsyra, även kallad oleum, på grund av dess likhet med olja eller oljiga ämnen. En annan av dess viktiga tillämpningar är sulfoneringen av organiska föreningar, det vill säga tillsatsen av -SO-grupper3- till dessa. Således kan användbara kemikalier såsom detergenter, färgämnen, bekämpningsmedel, bland många andra framställas..

SO3 Det är mycket farligt, det kan orsaka svåra brännskador, ögon- och hudskador. Det ska inte heller inhaleras eller intas eftersom det kan orsaka dödsfall från inre brännskador, i munnen, matstrupen, magen etc..

Av dessa skäl måste det hanteras med stor försiktighet. Det får aldrig komma i kontakt med vatten eller brännbart material som trä, papper, tyger etc., eftersom det kan uppstå bränder. Varken ska kasseras eller avfall i avlopp på grund av explosionsrisk.

SO3 Gasformigt som genereras i industriella processer bör inte släppas ut i miljön, eftersom det är en av dem som är ansvariga för det sura regnet som redan har skadat stora skogsområden i världen.

Artikelindex

  • 1 Struktur
  • 2 Nomenklatur
  • 3 Fysiska egenskaper
    • 3.1 Fysiskt tillstånd
    • 3.2 Molekylvikt
    • 3.3 Smältpunkt
    • 3.4 Trippel punkt
    • 3.5 Kokpunkt
    • 3.6 Densitet
    • 3.7 Ångtryck
    • 3.8 Stabilitet
  • 4 Kemiska egenskaper
  • 5 Skaffa
  • 6 användningsområden
    • 6.1 Vid beredning av oleum
    • 6.2 Vid sulfonering kemiska reaktioner
    • 6.3 Vid utvinning av metaller
    • 6.4 I olika användningsområden
  • 7 risker
    • 7.1 För hälsan
    • 7.2 Från brand eller explosion
  • 8 Miljöpåverkan
  • 9 Referenser

Strukturera

Svaveltrioxidmolekylen SO3 i gasform har den en platt triangulär struktur.

Detta innebär att både svavel och de tre oxygenerna är i samma plan. Dessutom är fördelningen av oxygener och alla elektroner symmetrisk.

Lewis resonansstrukturer. Elektroner fördelas jämnt i SO3. Författare: Marilú Stea.

I fast tillstånd är tre typer av SO-strukturer kända3: alfa (a-SO3), beta (β-SO3och gamma (y-SO3).

Gamma γ-SO-formen3 innehåller cykliska trimerer, det vill säga tre enheter SO3 bildar tillsammans en cyklisk eller ringformad molekyl.

Gamma-typ fast svaveltrioxid ringformad molekyl. Författare: Marilú Stea.

Betafasen β-SO3 har oändliga spiralformiga kedjor av tetraeder med komposition SO4 länkade ihop.

Struktur av en kedja av fast svaveltrio av beta-typ. Författare: Marilú Stea.

Den mest stabila formen är alfa α-SO3, liknar beta men med en skiktad struktur, med kedjorna förenade för att bilda ett nätverk.

Nomenklatur

-Svaveltrioxid

-Svavelsyraanhydrid

-Svaveloxid

-SW3 gamma, y-SO3

-SW3 beta, β-SO3

-SW3 alfa, a-SO3

Fysikaliska egenskaper

Fysiskt tillstånd

Vid rumstemperatur (cirka 25 ºC) och atmosfärstryck, SO3 det är en färglös vätska som avger rök i luften.

När SO3 vätskan är ren vid 25 ºC, det är en blandning av SO3 monomer (enkel molekyl) och trimer (3 molekyler bundna) med formel S3ELLER9, även kallad SOgamma y-SO3.

När temperaturen sjunker, om SO3 den är ren när den når 16,86 ºC, den stelnar eller fryser till γ-SO3, kallas också "SO is3".

Om det innehåller små mängder fukt (även spår eller extremt små mängder) SO3 polymeriserar till beta β-SO-form3 som bildar kristaller med en silkeslen glans.

Sedan bildas fler bindningar som alstrar alfa α-SO-strukturen3, som är ett nålformat kristallint fast ämne som liknar asbest eller asbest.

När alfa och beta slås samman genererar de gamma.

Molekylvikt

80,07 g / mol

Smältpunkt

SW3 gamma = 16,86 ºC

Trippel punkt

Det är temperaturen vid vilken de tre fysiska tillstånden är närvarande: fast, flytande och gas. I alfa-formen är den tredubbla punkten vid 62,2 ° C och i beta är den vid 32,5 ° C.

Uppvärmning av alfa-formen har en större tendens att sublimera än att smälta. Sublimat betyder att gå från fast tillstånd till gasform direkt utan att gå igenom flytande tillstånd.

Kokpunkt

Alla former av operativsystem3 koka vid 44,8 ºC.

Densitet

SO3 vätska (gamma) har en densitet av 1,9225 g / cm3 vid 20 ºC.

SO3 gasformig har en densitet på 2,76 i förhållande till luft (luft = 1), vilket indikerar att den är tyngre än luft.

Ångtryck

SW3 alfa = 73 mm Hg vid 25 ºC

SW3 beta = 344 mm Hg vid 25 ºC

SW3 gamma = 433 mm Hg vid 25 ºC

Detta innebär att gammformen tenderar att avdunsta lättare än beta och detta än alfa..

Stabilitet

Alfa-formen är den mest stabila strukturen, de andra är metastabila, det vill säga de är mindre stabila.

Kemiska egenskaper

SO3 reagerar kraftigt med vatten för att ge svavelsyra HtvåSW4. Vid reaktion produceras mycket värme, varför vattenånga snabbt släpps ut från blandningen.

Att utsättas för luften SO3 absorberar fukt snabbt och avger täta ångor.

Det är ett mycket starkt uttorkningsmedel, det betyder att det lätt tar bort vatten från andra material.

Svavel i SO3 har en affinitet för fria elektroner (det vill säga elektroner som inte är i en bindning mellan två atomer) så det tenderar att bilda komplex med föreningar som har dem såsom pyridin, trimetylamin eller dioxan.

Komplex mellan svaveltrioxid och pyridin. Benjah-bmm27 [Allmän domän]. Källa: Wikimedia Commons.

Genom att bilda komplex lånar svavel elektroner från den andra föreningen för att fylla dess brist på dem. Svaveltrioxid finns fortfarande i dessa komplex, som används i kemiska reaktioner för att ge SO3.

Det är ett kraftfullt sulfonantreagens för organiska föreningar, vilket innebär att det används för att enkelt tillsätta en -SO-grupp3- till molekyler.

Reagerar lätt med oxider av många metaller för att ge sulfater av dessa metaller.

Det är frätande för metaller, vävnader från djur och växter.

SO3 Det är ett svårt material att hantera av flera anledningar: (1) kokpunkten är relativt låg, (2) den har en tendens att bilda fasta polymerer vid temperaturer under 30 ° C och (3) den har hög reaktivitet mot nästan alla organiska ämnen och vattnet.

Det kan polymerisera explosivt om det inte innehåller en stabilisator och det finns fukt. Dimetylsulfat eller boroxid används som stabilisatorer..

Erhållande

Det erhålls genom reaktion vid 400 ° C mellan svaveldioxid SOtvå och molekylärt syre Otvå. Reaktionen är dock mycket långsam och katalysatorer krävs för att öka reaktionshastigheten..

2 SÅtvå + ELLERtvå SO 2 SO3

Bland föreningarna som påskyndar denna reaktion är platinametallen Pt, vanadinpentoxid VtvåELLER5, järnoxid FetvåELLER3 och kväveoxid NO.

Applikationer

Vid beredning av oleum

En av dess huvudsakliga tillämpningar är beredningen av olja eller svavelsyra, så kallad eftersom den avger ångor som är synliga för blotta ögat. För att få det absorberas SO3 i koncentrerad svavelsyra HtvåSW4.

Oleum eller rökande svavelsyra. Du kan se den vita röken komma ut ur flaskan. W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Detta görs i speciella rostfria torn där den koncentrerade svavelsyran (som är flytande) går ner och SO3 läsk stiger.

Vätskan och gasen kommer i kontakt och kommer ihop och bildar olja, som är en oljig vätska. Detta har en blandning av HtvåSW4 Och så3, men den har också svavelsyramolekyler HtvåStvåELLER7 och trisulfurisk HtvåS3ELLER10.

Vid sulfonering kemiska reaktioner

Sulfonering är en nyckelprocess i storskaliga industriella applikationer för tillverkning av tvättmedel, ytaktiva ämnen, färgämnen, bekämpningsmedel och läkemedel..

SO3 den tjänar som ett sulfoneringsmedel för att framställa sulfonerade oljor och alkyl-aryl-sulfonerade tvättmedel, bland många andra föreningar. Följande visar sulfoneringsreaktionen av en aromatisk förening:

ArH + SO3 → ArSO3H

Sulfonering av bensen med SO3. Pedro8410 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Oleum eller SO kan användas för sulfoneringsreaktioner.3 i form av dess komplex med bland annat pyridin eller med trimetylamin.

Vid utvinning av metaller

SÅ gas3 Det har använts vid behandling av mineraler. Enkla metalleroxider kan bli mycket mer lösliga sulfater genom att behandla dem med SO3 vid relativt låga temperaturer.

Sulfidmineraler som pyrit (järnsulfid), kalkosin (kopparsulfid) och millerit (nickelsulfid) är de mest ekonomiska källorna till icke-järnmetaller, så behandling med SO3 gör att dessa metaller kan erhållas enkelt och till låg kostnad.

Järn, nickel och kopparsulfider reagerar med SO-gas3 även vid rumstemperatur och bildar respektive sulfater, som är mycket lösliga och kan utsättas för andra förfaranden för att erhålla den rena metallen.

I olika användningsområden

SO3 används för att bereda klorsvavelsyra, även kallad klorsulfonsyra HSO3Cl.

Svaveltrioxid är en mycket kraftfull oxidant och används vid tillverkning av sprängämnen..

Risker

För hälsan

SO3 Det är en mycket giftig förening på alla sätt, det vill säga inandning, förtäring och hudkontakt.

Irriterande och korroderande slemhinnor. Orsakar brännskador på hud och ögon. Ångorna är mycket giftiga vid inandning. Inre brännskador, andfåddhet, bröstsmärtor och lungödem uppträder.

Svaveltrioxid SO3 är mycket frätande och farlig. Författare: OpenIcons. Källa: Pixabay.

Det är giftigt. Dess intag genererar svåra brännskador i mun, matstrupe och mage. Dessutom misstänks det vara cancerframkallande.

Från brand eller explosion

Det utgör en brandrisk när det kommer i kontakt med material av organiskt ursprung som trä, fibrer, papper, olja, bomull, bland annat, särskilt om de är våta..

Det finns också en risk om du kommer i kontakt med baser eller reduktionsmedel. Kombineras med vatten explosivt och bildar svavelsyra.

Kontakt med metaller kan producera vätgas Htvå vilket är mycket brandfarligt.

Uppvärmning i glasburkar bör undvikas för att förhindra eventuellt våldsamt brott i behållaren..

Påverkan på miljön

SO3 Det anses vara en av de största föroreningarna som finns i jordens atmosfär. Detta beror på dess roll i bildandet av aerosoler och dess bidrag till surt regn (på grund av bildandet av svavelsyra HtvåSW4).

Syra regn skadat skog i Tjeckien. Lovecz [Allmän domän]. Källa: Wikimedia Commons.

SO3 bildas i atmosfären genom oxidation av svaveldioxid SOtvå. När man bildar SO3 den reagerar snabbt med vatten för att bilda svavelsyra HtvåSW4. Enligt nya studier finns det andra mekanismer för transformation av SO3 i atmosfären, men på grund av den stora mängden vatten som finns i den anses det fortfarande mycket mer troligt att SO3 blir i första hand HtvåSW4.

SO3 Gas eller gasformigt industriavfall som innehåller det bör inte släppas ut i atmosfären eftersom det är en farlig förorening. Det är en mycket reaktiv gas och, som redan har sagts tidigare, i närvaro av luftfuktighet, SO3 blir svavelsyra HtvåSW4. Därför i luften SO3 kvarstår i form av svavelsyra som bildar små droppar eller aerosol.

Om svavelsyradropparna tränger in i andningsorganen hos människor eller djur, växer de snabbt i storlek på grund av fukten där, så de har en chans att tränga in i lungorna. En av de mekanismer genom vilka syrlig dimma av HtvåSW4 (dvs. SO3) kan producera stark toxicitet beror på att det förändrar det extracellulära och intracellulära pH-värdet hos levande organismer (växter, djur och människor).

Enligt vissa forskare, dimma från SO3 Det är orsaken till ökningen av astmatiker i ett område i Japan. SÅ dimma3 Det har en mycket frätande effekt på metaller, så att metallkonstruktioner som byggs av människor, såsom vissa broar och byggnader, kan påverkas allvarligt..

SO3 Vätska ska inte kastas i avlopp eller avlopp. Om det spills ut i avloppet kan det orsaka brand eller explosion. Rikta inte en vattenström mot produkten om den spillts av misstag. Det ska aldrig absorberas i sågspån eller annat brännbart absorberande ämne, eftersom det kan orsaka bränder.

Det måste absorberas i torr sand, torr jord eller annat helt torrt inert absorberande ämne. SO3 Det ska inte släppas ut i miljön och det får aldrig komma i kontakt med det. Det bör hållas borta från vattenkällor eftersom det med detta producerar svavelsyra som är skadligt för vattenlevande och marklevande organismer..

Referenser

  1. Sarkar, S. et al. (2019). Inverkan av ammoniak och vatten på svaveltrioxidens öde i troposfären: Teoretisk undersökning av svavelsyra och svavelsyrabildningsvägar. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Återställd från ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Muller, T.L. (2006). Svavelsyra och svaveltrioxid. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Volym 23. Återställd från onlinelibrary.wiley.com.
  3. USA National Library of Medicine. (2019). Svaveltrioxid. Återställd från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  4. Kikuchi, R. (2001). Miljöhantering av utsläpp av svaveltrioxid: inverkan av SO3 om människors hälsa. Miljöledning (2001) 27: 837. Återställd från link.springer.com.
  5. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
  6. Ismail, M.I. (1979). Extraktion av metaller från sulfider med svaveltrioxid i fluidiserad bädd. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Återställd från onlinelibrary.wiley.com.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.