СУМПОР ТРИОКСИД (СО3): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, РИЗИЦИ, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Сумпор триоксид је неорганско једињење формиран спајањем атома сумпора (С) и 3 атома кисеоника (О). Његова молекуларна формула је СО ₃ . На собној температури СО ₃ је течност која испушта гасове у ваздух.

Структура гасовитих СО ₃ је равна и симетрична. Сва три кисеоника се равномерно налазе око сумпора. СО ₃ бурно реагује са водом. Реакција је егзотермна, што значи да се производи топлота, другим речима, постаје јако врућа.

Молекул сумпор-триоксида СО ₃ . Аутор: Бењах-бмм27. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Када се течни СО ₃ охлади, претвара се у чврсту супстанцу која може имати три врсте структуре: алфа, бета и гама. Најстабилнија је алфа, у облику слојева спојених заједно да би формирали мрежу.

Гасовити сумпор триоксид користи се за припрему испаравања сумпорне киселине, која се такође назива олеум, због своје сличности са уљем или масним супстанцама. Још један од његових важних апликација је у сулфонације органских једињења, односно, додавање -СО ₃ - група На тај начин се могу припремити корисне хемикалије, попут детерџената, боја, пестицида, између многих других.

СО ₃ је врло опасан, може да изазове озбиљне опекотине, оштећења очију и коже. Такође га не треба удисати или гутати, јер може изазвати смрт од унутрашњих опекотина, у устима, једњаку, желуцу итд.

Из тих разлога се са њим треба поступати са великим опрезом. Никада не сме доћи у контакт са водом или запаљивим материјалима као што су дрво, папир, тканине итд., Јер могу доћи до пожара. Нити би требало одлагати нити ући у канализацију због опасности од експлозије.

Гасовити СО _{3 који се} ствара у индустријским процесима не би требало пуштати у околиш, јер је један од оних који су одговорни за киселе кише које су већ оштетиле велике површине шума у ​​свету.

Структура

Молекул сумпор триоксида СО ₃ у гасовитом стању има трокутасту равнинску структуру.

То значи да су и сумпор, и три кисеоника у истој равни. Поред тога, дистрибуција кисеоника и свих електрона је симетрична.

Левисове резонантне структуре. Електрони су равномерно распоређени у СО ₃ . Аутор: Марилу Стеа.

У чврстом стању три врсте структуре СО _{познати 3} : алфа (α-СО ₃ ), бета (β-СО ₃ ) и гама (γ-СО ₃ ).

Гама γ-СО _{3 форма} садржи цикличне тримере, односно три јединице СО ₃ заједно формирају цикличну или прстенасти молекул.

Чврсти сумпор триоксидни молекул у облику гама-прстена. Аутор: Марилу Стеа.

Бета β-СО ₃ пхасе има бескрајне спиралне ланце тетрахедра композиције СО ₄ повезане заједно.

Структура ланца чврстог сумпор триоксида бета типа. Аутор: Марилу Стеа.

Најстабилнији облик је алфа α-СО ₃ , сличан бета, али са слојевитом структуром, са ланцима који су спојени да формирају мрежу.

Номенклатура

Сумпор триоксид

- сумпорни анхидрид

-Сумпорни оксид

-СО ₃ гамма, γ-СО ₃

-СО ₃ бета, β-СО ₃

-СО ₃ алпха, α-СО ₃

Физичка својства

Физичко стање

На собној температури (око 25 ° Ц) и атмосферском притиску, СО ₃ је безбојна течност која емитује дим у ваздух.

Када течност СО ₃ чисто на 25 ºЦ је мешавина мономерних СО ₃ (један молекул) и тримера (3 Јоинед молекулима) формуле С ₃ О ₉ , такође назива СО ₃ гама γ-СО ₃ .

При снижавању температуре, ако је СО ₃ чист када достигне 16,86 ºЦ, очврсне се или смрзне до γ-СО ₃ , који се још назива и „СО ₃ лед “.

Ако садржи мале количине влаге (чак трагове или екстремно мале количине) тако ₃ полимеризује до п-СО бета ₃ облику који формира кристале блистав сјај.

Тада се формира више веза које стварају алфа α-СО3 _{структуру} , која је кристална чврста супстанца у облику игле која подсећа на азбест или азбест.

Када се алфа и бета спајају, они стварају гама.

Молекуларна тежина

80,07 г / мол

Тачка топљења

СО ₃ гама = 16,86 ºЦ

Трострука тачка

То је температура на којој су присутна три физичка стања: чврсто, течно и гасно. У алфа облику трострука тачка је на 62,2 ° Ц, а у бета верзији на 32,5 ° Ц.

Загријавање алфа облика има већу тенденцију ка сублимирању него топљењу. Сублима подразумева прелазак из чврстог у гасовито стање директно, без проласка кроз течно стање.

Тачка кључања

Сви облици СО ₃ кључају на 44,8ºЦ.

Густина

Течни СО ₃ (гама) има густину од 1.9225 г / цм ³ на 20 ° Ц.

Гасовити СО ₃ има густину 2,76 у односу на ваздух (ваздух = 1), што указује да је тежа од ваздуха.

Притисак паре

СО ₃ алфа = 73 мм Хг при 25 ° Ц

СО ₃ бета = 344 мм Хг на 25 ° Ц

СО ₃ гама = 433 мм Хг при 25 ° Ц

То значи да гама облик испарава лакше него бета и бета облик него алфа.

Стабилност

Алфа облик је најстабилнија структура, остале су метастабилне, односно мање су стабилне.

Хемијска својства

СО ₃ реагује енергично водом дајући сумпорне киселине Х ₂ СО ₄ . При реагирању настаје пуно топлоте тако да се водена пара брзо ослобађа из смјесе.

Изложен ваздуху, СО ₃ брзо апсорбује влагу, емитујући густе паре.

То је веома снажно средство за дехидратацију, што значи да лако уклања воду из других материјала.

Сумпора у тако ₃ има афинитет за слободних електрона (односно електрона који нису у везу између два атома), тако да тежи да формирају комплексе са једињењима који их поседују, као што је пиридин, триметиламин или диоксан.

Комплекс између сумпор триоксида и пиридина. Бењах-бмм27. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Формирајући комплексе, сумпор „посуђује“ електроне из другог једињења да би испунио његов недостатак. Сумпор триоксид је још увек доступна у овим комплексима, који се користе у хемијским реакцијама за снабдевање СО ₃ .

То је моћан сулфонишујући реагенс за органска једињења, што значи да се користи за лако додавање групе - СО ₃ - у молекуле.

Лако реагује с оксидима многих метала дајући сулфате ових метала.

Корозивно је на метале, животињска и биљна ткива.

СО ₃ је тежак материјал за обраду из више разлога: (1) његова тачка кључања је релативно ниска, (2) има тенденцију стварања чврстих полимера на температурама испод 30 ° Ц и (3) има велику реактивност у готово свим органске материје и вода.

Може полимеризовати експлозивно ако не садржи стабилизатор и влага. Диметил сулфат или бор оксид се користе као стабилизатори.

Прибављање

Добија се реакцијом на 400 ºЦ између сумпордиоксида СО ₂ и молекуларног кисеоника О ₂ . Међутим, реакција је веома спора и потребни су катализатори да повећају брзину реакције.

2 СО ₂ + О ₂ ⇔ 2 СО ₃

Међу једињењима која убрзавају ову реакцију су метал платине Пт, ванадијум пентоксид В ₂ О ₅ , железов оксид Фе ₂ О ₃ и азотни оксид НО.

Апликације

У припреми олеума

Једна од његових главних примена састоји се у припреми олеума или укапавању сумпорне киселине, тзв. Јер емитује паре видљиве голим оком. Да га добију, СО ₃ апсорбује у концентрованој сумпорној киселини Х ₂ СО ₄ .

Уље или димна сумпорна киселина. Можете видети бели дим како излази из боце. В. Оелен. Извор: Викимедиа Цоммонс.

То се врши у посебним кулама од нехрђајућег челика где концентрована сумпорна киселина (која је течна) опада и гасовити СО ₃ иде горе.

Течност и гас дођу у контакт и спајају се, формирајући олеум који је течан изглед. Има мешавину Х ₂ СО ₄ и СО ₃ , али такође има молекуле Дисумпорна Киселина Х ₂ С ₂ О ₇ и трисулфуриц киселина Х ₂ С ₃ О ₁₀ .

У хемијским реакцијама сулфонирања

Сулфонирање је кључни процес у великим индустријским применама за производњу детерџената, површински активних средстава, боја, пестицида и лекова.

СО ₃ служи као средство за сулфонирање за припрему сумпорних уља и детерџената са алкил-арил сулфонирањем, међу многим другим једињењима. Следеће приказује реакцију сулфонирања ароматичног једињења:

АрХ + СО ₃ → АрСО ₃ Х

Сулфонирање бензена са СО ₃ . Педро8410. Извор: Викимедиа Цоммонс.

За сулфонатион реакције, олеум или СО ₃ може да се користи у облику његових комплекса са пиридином или са триметиламин, између осталих.

У екстракцији метала

У третирању минерала коришћен је СО ₃ гас . Једноставни оксиди метала могу се претворити у много растворљивији сулфати третирајући их са СО ₃ на релативно ниским температурама.

Сумпорни минерали као што су пирит (гвожђ сулфид), хакозин (бакар-сулфид) и миллерит (никл-сулфид) су најекономичнији извор обојених метала, па третман СО ₃ омогућава лако добијање ових метала. и по ниској цени.

Сулфиди гвожђа, никла и бакра реагирају са гасом СО ₃ чак и на собној температури, формирајући одговарајуће сулфате, који су веома растворљиви и могу се подвргнути другим процесима да би се добио чисти метал.

У разне сврхе

СО _{3 се} користи за добијање хлоросулфонске киселине, која се такође назива и хлоросулфонска киселина ХСО ₃ Цл.

Сумпор триоксид је веома моћан оксидант и користи се у производњи експлозива.

Ризици

За здравље

СО ₃ је високо токсично једињење на све начине, односно удисање, гутање и контакт са кожом.

Надражује и кородира слузницу. Изазива опекотине на кожи и очима. Паре су врло токсичне када се удишу. Појављују се унутрашње опекотине, краткоћа даха, бол у грудима и плућни едем.

Сумпор триоксид СО3 је веома корозиван и опасан. Аутор: ОпенИцонс. Извор: Пикабаи.

Отровна је. Њеним гутањем настају јаке опекотине уста, једњака и желуца. Надаље, сумња се да је канцероген.

Од пожара или експлозије

Представља опасност од пожара у контакту са материјалима органског порекла, попут дрвета, влакана, папира, уља, памука, између осталог, посебно ако су влажни.

Постоји и ризик ако дођете у контакт са базама или редукцијским средствима. Комбинује се са водом експлозивно, формирајући сумпорну киселину.

Контакт са металима може да произведе водоник гаса Х ₂ што је веома запаљив.

Треба избегавати грејање у стакленим посудама да се спречи могуће насилно пуцање посуде.

Утицај на животну средину

СО ₃ се сматра једним од главних загађивача присутних у земљиној атмосфери. То је због његове улоге у стварању аеросола и његовог доприноса киселој киши (услед стварања сумпорне киселине Х ₂ СО ₄ ).

Шума оштећена киселом кишом у Чешкој. Ловецз. Извор: Викимедиа Цоммонс.

СО ₃ се формира у атмосфери оксидацијом сумпордиоксида СО ₂ . Када СО _{је 3} формира, она брзо реагује са водом, формирајући сумпорне киселине Х ₂ СО ₄ . Према недавним истраживањима, постоје и други механизми за трансформацију СО ₃ у атмосфери, али због велике количине воде присутне у атмосфери, још увек се сматра много вероватнијом да се СО ₃ углавном претвара у Х ₂ СО ₄ .

СО ₃ гас или гасовити индустријски отпад који га садрже не смију се избацити у атмосферу јер је опасан загађивач. То је високо реактиван гас и, као што је већ поменуто, у присуству влаге у ваздуху, СО ₃ се претвара у сумпорну киселину Х ₂ СО ₄ . Због тога на ваздуху СО ₃ остаје у облику сумпорне киселине, формирајући мале капљице или аеросоле.

Ако капљице сумпорне киселине уђу у респираторни тракт људи или животиња, оне брзо нарасту због присутне влаге, па имају шансу да продру у плућа. Један од механизама којима киселина магла Х ₂ СО ₄ (то јест, СО ₃ ) могу да произведу јаку токсичност је јер мења екстрацелуларни и интрацелуларни пХ живих организама (биљке, животиње и људска бића).

Према неким истраживачима, СО ₃ магла је узрок пораста астматичара у Јапану. Магла СО ₃ има веома корозивно дејство према металима, тако да металне конструкције које су саградили људи попут неких мостова и зграда могу бити озбиљно погођени.

Течни СО ₃ не сме се одлагати у канализационе одводе или канализацију. Ако се просипа у канализацију, то може створити опасност од пожара или експлозије. Ако се случајно пролије, не усмјерите млаз воде на производ. Никада се не сме упијати у пиљевину или други запаљиви упијач, јер може изазвати пожар.

Апсорбује се у суви песак, суву земљу или други потпуно суви инертни упијач. СО ₃ се не сме избацити у околину и не сме се никада дозволити да дође у контакт с њим. Треба га држати даље од извора воде, јер уз то ствара сумпорну киселину штетну за водене и копнене организме.

Референце

1. Саркар, С. и др. (2019). Утицај амонијака и воде на судбину сумпорног триоксида у тропосфери: теоријско истраживање путева сумпорне киселине и сумпорне киселине. Ј Пхис Цхем А. 2019; 123 (14): 3131-3141. Опоравак од нцби.нлм.них.гов.
2. Муллер, ТЛ (2006). Сумпорна киселина и сумпор триоксид. Кирк-Отхмер Енциклопедија хемијске технологије. Том 23. Обновљено са веблибрари.вилеи.цом.
3. Америчка национална медицинска библиотека. (2019). Сумпор триоксид. Опоравак од пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
4. Кикуцхи, Р. (2001). Еколошко управљање емисијом сумпор-триоксида: Утицај СО ₃ на здравље људи. Управљање животном средином (2001) 27: 837. Обновљено са линка.спрингер.цом.
5. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
6. Исмаил, МИ (1979). Екстракција метала из сулфида коришћењем сумпорног триоксида у флуидном слоју. Ј. Цхем, Тецх. Биотецхнол. 1979, 29, 361-366. Опоравак од онлинелибрари.вилеи.цом.