Окси́д се́ры (VI) ( се́рный ангидри́д , трёхо́кись се́ры , се́рный газ ) — высший оксид серы. Ангидрид серной кислоты . В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушливым запахом. Весьма токсичен. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO ₃ .

Получение

Окислением оксида серы (IV) кислородом воздуха при температуре 400—500 °C, в присутствии катализатора ( V ₂ O ₅ , Pt , NaVO ₃ , Fe ₂ O ₃ ):

${\displaystyle {\ce {2SO2{}+O2->[{\ce {400-500^{o}C,\ V2O5,\ Pt,\ NaVO3,\ Fe2O3}}]2SO3}}}$ .

Окислением SO ₂ диоксидом азота (нитрозный метод получения серной кислоты ):

${\displaystyle {\ce {SO2 + NO2 -> SO3 + NO}}}$ .

Можно получить пиролизом сульфатов :

${\displaystyle {\ce {Fe2(SO4)3 ->[^ot] Fe2O3 + 3 SO3}}}$ .

Или взаимодействием SO ₂ с озоном . Озон образуется из кислорода под действием ультрафиолета .

${\displaystyle {\ce {3 O2 ->[{\ce {UV}}] 2 O3,}}}$

${\displaystyle {\ce {SO2 + O3 -> SO3 + O2 ^}}}$ .

Вещество также может быть получено нагреванием гидросульфата натрия . В качестве промежуточного продукта, образуется пиросульфат натрия . Первая реакция происходит при температурах около 320 °C, вторая при 440—460 °C:

1. ${\displaystyle {\ce {2NaHSO4 -> Na2S2O7 + H2O}}}$
2. ${\displaystyle {\ce {Na2S2O7 -> Na2SO4 + SO3}}}$

Физические свойства

Оксид серы(VI) — в обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом.

Находящиеся в газовой фазе молекулы SO ₃ 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 SO ₃ 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 SO ₃ . α-Форма SO ₃ состоит преимущественно из молекул триме́ра. Другие кристаллические формы серного ангидрида состоят из зигзагообразных цепей: изолированных у β-SO ₃ , соединенных в плоские сетки у γ-SO ₃ или в пространственные структуры у δ-SO ₃ . 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 SO ₃ . Обе модификации на воздухе «дымят» (образуются капельки H ₂ SO ₄ ) вследствие высокой гигроскопичности SO ₃ . Взаимный переход в другие модификации протекает очень медленно. Разнообразие форм триоксида серы связано со способностью молекул SO ₃ полимеризоваться благодаря образованию донорно-акцепторных связей. Полимерные структуры SO ₃ легко переходят друг в друга, и твердый SO ₃ обычно состоит из смеси различных форм, относительное содержание которых зависит от условий получения серного ангидрида.

Химические свойства

SO ₃ — типичный кислотный оксид , ангидрид серной кислоты . Его химическая активность достаточно велика.

При взаимодействии с водой образует серную кислоту :

${\displaystyle {\ce {SO3 + H2O -> H2SO4,}}}$

в этой реакции серная кислота образуется в виде аэрозоля, 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 :

${\displaystyle {\ce {2 KOH + SO3 -> K2SO4 + H2O,}}}$

а также с оксидами :

${\displaystyle {\ce {CaO + SO3 -> CaSO4}}}$ .

SO ₃ сильный окислитель свойствами, обычно в реакциях восстанавливается до диоксида серы :

${\displaystyle {\ce {5 SO3 + 2 P -> P2O5 + 5 SO2 ^ ,}}}$

${\displaystyle {\ce {3 SO3 + H2S -> 4 SO2 ^ + H2O,}}}$

${\displaystyle {\ce {2 SO3 + 2 KI -> SO2 ^ + I2 + K2SO4}}}$ .

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорсульфоновая кислота :

${\displaystyle {\ce {SO3 + HCl -> HSO3Cl}}}$ .

Также взаимодействует с двухлористой серой и хлором , образуя тионилхлорид :

${\displaystyle {\ce {SO3 + Cl2 + 2 SCl2 -> 3 SOCl2}}}$ .

Применение

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

Физиологическое действие

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

п • • р Оксиды
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2 HfO 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr