Τριοξείδιο του θείου

Το τριοξείδιο του θείου, ή SO3, είναι μια χημική ένωση με τον χημικό τύπο SO3. Το τριοξείδιο του θείου διατίθεται σε διάφορες μορφές, καθεμία με τα δικά της μοριακά είδη και κρυσταλλική δομή. Είναι άχρωμο σε υγρή μορφή και εκπέμπει αναθυμιάσεις σε περιβάλλοντα περιβάλλον. Είναι ένα εξαιρετικά δραστικό χημικό που είναι επίσης ισχυρό οξειδωτικό και κίνδυνος πυρκαγιάς. Σε σύγκριση με το διοξείδιο του σεληνίου, είναι ένα θερμοδυναμικά ασταθές μόριο. Ο θειικός ανυδρίτης είναι ένα από τα εναλλακτικά ονόματα για το τριοξείδιο του θείου.

Δομή του τριοξειδίου του θείου:

Ιδιότητες του τριοξειδίου του θείου:

Φυσικές ιδιότητες του τριοξειδίου του θείου:

1. Εμφάνιση:Λευκό κρυσταλλικό στερεό. άχρωμο.
2. Οσμή:Χωρίς οσμή.
3. Πολυπλοκότητα:61,8 
4. Μονάδα ομοιοπολικού δεσμού:1
5. Διαλυτότητα:Διαλυτό στο νερό.
6. Δέκτης δεσμών υδρογόνου:3 

Χημικές ιδιότητες του τριοξειδίου του θείου:

Όταν το τριοξείδιο του θείου συνδυάζεται με νερό, σχηματίζεται θειικό οξύ. Ο χημικός τύπος μπορεί να βρεθεί παρακάτω.

SO3 + H2O → H2SO4

Όταν το τριοξείδιο του θείου αλληλεπιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου ως βάση, σχηματίζεται όξινο φωσφορικό νάτριο. Ο χημικός τύπος μπορεί να βρεθεί παρακάτω.

SO3 + NaOH → NaHSO4 

Μοριακή δομή και δεσμός:

Το
1. SO3 είναι ένα τριγωνικό επίπεδο μόριο συμμετρίας D3h στην αέρια του κατάσταση, όπως προβλέπεται από τη θεωρία VSEPR. Ως αποτέλεσμα, το SO3 ταξινομείται ως μέλος της ομάδας σημείων D3h.
2. Το άτομο θείου έχει κατάσταση οξείδωσης +6 και τυπικό φορτίο 0 σύμφωνα με τον φορμαλισμό μέτρησης ηλεκτρονίων. Χωρίς τη χρήση των d-τροχιακών, η δομή Lewis διατηρεί έναν διπλό δεσμό S=O και δύο δοτικούς δεσμούς S–O.
3. Η ηλεκτρική διπολική ροπή του αέριου τριοξειδίου του θείου είναι 0. Αυτό οφείλεται στη γωνία 120 μοιρών μεταξύ των δεσμών S-O.

Προετοιμασία:

Ας ρίξουμε μια ματιά στον τρόπο παρασκευής τριοξειδίου του θείου χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους: 

Στην ατμόσφαιρα:

Στον αέρα, το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται απευθείας σε τριοξείδιο του θείου και αυτή η αντίδραση είναι η εξής: 

SO₂ + 1/2O2 → SO3, ∆H =-198,4 

Η απόκριση που περιγράφεται παραπάνω εμφανίζεται, αν και είναι αρκετά αργή.

Στο εργαστήριο:

Η ένωση όξινου θειικού νατρίου πυρολύεται σε δύο στάδια σε ένα χημικό εργαστήριο για την παραγωγή τριοξειδίου του θείου. Ως ενδιάμεσο προϊόν, χορηγείται πυροθειικό νάτριο: 

Η χημική αντίδραση για αφυδάτωση στους 315 °C είναι: 

2 NaHSO2 → Na2S2O7 + H2O

Η αντίδραση μπορεί να γραφτεί ως:

Na2S2O7 → Na2SO4 + SO3 

Τα μόρια KHSO4, από την άλλη πλευρά, δεν υφίστανται την ίδια αντίδραση.

Είναι επίσης δυνατό να το φτιάξετε με ανάμειξη πυκνού θειικού οξέος με πεντοξείδιο του φωσφόρου.

Στη βιομηχανία:

Η διαδικασία επαφής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή SO3 στο βιομηχανικό περιβάλλον. Το διοξείδιο του θείου δημιουργείται από την καύση του σιδηροπυρίτη (θειούχο ορυκτό του σιδήρου) ή του θείου. Αφού καθαριστεί με ηλεκτροστατική καθίζηση, η ένωση SO2 οξειδώνεται με οξυγόνο αέρα πάνω από έναν καταλύτη σε θερμοκρασία 400 έως 600°C. Σε ένα υπόστρωμα πυριτίου ή kieselguhr, ένας κοινός καταλύτης περιέχει πεντοξείδιο του βαναδίου (V2O5) ενεργοποιημένο με οξείδιο του καλίου K2O. Η πλατίνα είναι επίσης πολύ αποτελεσματική, αλλά είναι πολύ πιο ακριβή και δηλητηριάζεται (ή καθίσταται αναποτελεσματική) από ακαθαρσίες πολύ πιο εύκολα.

Χρήσεις τριοξειδίου του θείου:

1. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λευκαντικός παράγοντας για την εξάλειψη τυχόν υπολειπόμενου υπεροξειδίου του υδρογόνου ή ως παράγοντας πέψης για τον διαχωρισμό του πολτού από τη λιγνίνη.
2. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καταλύτης στην οξείδωση του διοξειδίου του θείου σε τριοξείδιο του θείου.
3. Ισχυρές ομίχλες ανόργανων οξέων που περιέχουν θειικό οξύ χρησιμοποιούνται είτε στη βιομηχανική είτε στην εμπορική κατασκευή προϊόντων.
4. Στις διεργασίες σουλφόνωσης, είναι επίσης σημαντικό αντιδραστήριο.
5. Είναι ένα υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή συσκευών ηλιακής ενέργειας και φωτοηλεκτρικών κυψελών.

Ασφάλεια:

Επειδή είναι εξαιρετικά υγροσκοπικό και διαβρωτικό, το τριοξείδιο του θείου, εκτός του ότι είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, θα προκαλέσει σοβαρά εγκαύματα όταν καταναλωθεί ή εισπνευστεί. Επειδή το SO3 αλληλεπιδρά βίαια με το νερό και δημιουργεί εξαιρετικά διαβρωτικό θειικό οξύ, ο χειρισμός του πρέπει να γίνεται με εξαιρετική προσοχή. Θα πρέπει επίσης να φυλάσσεται μακριά από οργανικά υλικά λόγω των σοβαρών αφυδατωτικών ιδιοτήτων του και της δυνατότητάς του να αντιδρά έντονα με αυτά.

Συμπέρασμα:

Στις διεργασίες σουλφόνωσης, το τριοξείδιο του θείου είναι απαραίτητο αντιδραστήριο. Οι βαφές, τα φάρμακα και τα απορρυπαντικά καθίστανται δυνατά με αυτές τις διαδικασίες. Το τριοξείδιο του θείου μπορεί να παραχθεί in situ από θειικό οξύ ή μπορεί να προστεθεί στο οξύ ως διάλυμα.