Как сделать триоксид серы более удобным для проведения реакции сульфирования

Обновлено: 04.07.2024

§ 10. Оксиды халькогенов.

Наиболее важными являются ди- (ЭО₂) и триоксиды (ЭО₃) халькогенов. Для серы же известен и ряд других нестабильных оксидов. Оксид S₂O получают пропусканием тионилхлорида над сульфидом серебра

или окислением S₈ трифторуксусной кислотой.

§ 10.1. Диоксиды халькогенов: получение, строение и физические свойства.

Диоксид серы синтезируют непосредственным сжиганием серы на воздухе или длительным отжигом сульфидов: 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SО₂ .

Диоксиды селена и теллура образуются при обработке простых веществ диоксидом азота, концентрированной HNO₃:

Однако в результате такой же обработки серы образуются производные S(VI):

PoO₂ можно получить слабым нагреванием (250 о С) металла на воздухе.

Физические свойства диоксидов халькогенов ЭО₂ представлены в табл.7. С увеличением размера атома Э халькогена возрастает длина связи Э-О и усиливается межмолекулярное взаимодействие: при стандартных условиях SО₂ - газ, а SеО₂ , TeО₂ и РоО₂ - твердые вещества.

Диоксид серы SО₂ - бесцветный газ с резким запахом, угнетающе действующий на растения. Молекула SО₂ изоэлектронна молекуле озона и имеет угловую форму: валентный угол O- S- O равен 119 о . Кратность связи S- O составляет 1.5.

Таблица 7.Свойства диоксидов ЭО₂ .

Наличие неподеленной электронной пары (электронной плотности) вблизи атома серы объясняет полярность и высокую реакционную способность молекулы SО₂.

Увеличение размера атомов в ряду S- Se- Te- Po отражается в строении твердых диоксидов. Кристалл диоксида серы содержит дискретные молекулы SО₂. Твердый SеО₂ построен из бесконечных цепочек, в которых атомы Sе окружены тремя атомами О в виде пирамиды < SeO_3> с концевым атомом кислорода. В двух полиморфных модификациях - и -TeO₂ содержатся группы 4 > типа искаженных тригональных бипирамид, соединенные ребрами или вершинами. TeО₂ и особенно РоО₂ со структурой типа CaF₂ по существу ионные соединения.

С ростом радиуса увеличиваются и координационные числа атомов халькогенов в диоксидах от 2 (SО₂) до 3 (SеО₂), 4 (TeО₂) и 8 (РоО₂).

§ 10.2. Химические свойства диоксидов ЭО₂.

SО₂ хорошо растворяется в воде (39.3 объема в 1 объеме Н₂О при 20 о С, то есть около 10% по массе) с образованием гидратов SО₂ . nH₂O. Раствор имеет кислую реакцию, но в индивидуальном виде H₂SO₃ не выделена из-за ее термодинамической неустойчивости.

Твердый диоксид селена также хорошо растворим в воде, и при этом образуется селенистая кислота SeO₂ + H₂O = H₂SeO₃. TeО₂ и РоО₂ в воде не растворяются в силу высокой энергии кристаллической решетки. В щелочной среде TeО₂ образует теллуриты металлов TeО₂ + 2OH + H₂O. TeО₂ легко растворяется в разбавленной HCl: TeO₂+ 6HCl H₂TeCl₆ +2H₂O. Аналогичные соединения известны и у других элементов: H₂PbCl₆, H₂TiCl₆, H₂PtCl₆.

РоО₂ с щелочами взаимодействует лишь при сплавлении, а в реакциях с кислотами проявляет основные свойства: РоО₂ + 2H₂SO₄ Po(SO₄)₂ + 2 H₂O .

Восстановительные свойства SО₂ обусловлены присутствием в его молекуле неподеленной электронной пары (см. § 10.1). SО₂ взаимодействует с окислителями различной силы (свободные галогены, хлорная, бромная и иодная вода; растворы KMnO₄, H₂SeO₃ и др.), образуя различные производные S(VI):

Реакция с F₂ начинается около 200 о С с образованием SF₆: SO₂ + 5F₂ SF₆ + 2ОF₂. При повышении температуры (300-500 о С) протекает вторичный процесс: 2SO₂+ 2OF₂ SO₂F₂ + SOF₂. В зависимости от соотношений реагентов возможно образование ряда оксофторидов серы: SOF₂, SOF₄ и SF₅OF.

Диоксид серы фотохимически реагирует с Cl₂: SO₂ + Cl₂ + h SO₂Cl₂. Первичным процессом служит фотохимическая диссоциация молекулы Cl₂ на два радикала Cl . .

Важнейший процесс для химической промышленности и экологии - окисление SO₂кислородом до SO₃: SO₂+1/2O₂ SO₃, в технике осуществляется при повышенной температуре с использованием катализатора V₂O₅+ К₂O.

При отсутствии воды выше 210 о С диоксид серы реагирует с NO₂ с образованием нитрозилдисерной кислоты (NO)₂S₂O₇:

В присутствии следов воды на стенках колбы обнаруживаются Н₂SO₄ и NOНSO₄:

Нитрозилсерная кислота разлагается : 2NOHSO₄ + Н₂О 2H₂SO₄ + NO + NO₂. Ранее этот процесс использовался для получения серной кислоты.

При взаимодействии с более слабыми окислителями SО₂ может окисляться до других степеней окисления. Например, при пропускании SО₂ через взвесь MnO₂ в воде

образуется дитионат MnS₂O₆, производное серы(V).

Окислительные свойства SО₂ проявляются при взаимодействии с сильными восстановителями, например, H₂S : 2 H₂S_(г) + SО_2(г) =3S + 2H₂O_(г). С этим процессом связано образование свободной серы при вулканических процессах.

Взвесь пыли металлического цинка в воде восстанавливает SO₂ до производных серы (III) - дитионитов и дитионистой кислоты: Zn + 2SO₂ = ZnS₂O₄ или

Наличие неподеленной электронной пары в молекуле SO₂ обусловливает не только восстановительные, но и комплексообразующие свойства, в частности, образование гидратов.

Молекула SO₂ служит нейтральным лигандом в многочисленных комплексах с переходными металлами, например:

Их образование протекает по донорно-акцепторному механизму, при этом молекула SO₂ может присоединяться (координироваться) к атому металла через атом серы или атом кислорода и действовать как концевой (однодентатный) или мостиковый (бидентатный) лиганды.

Диоксид SеO₂ менее термодинамически стабилен, чем SO₂ и ТеO₂. Он легко восстанавливается аммиаком, гидразином, водным раствором SO₂ до красного Sе.

Сравнить восстановительные свойства SeO₂ и TeO₂, более слабые по сравнению с SO₂, можно с помощью диаграммы Фроста (см. § 11).

РоО₂ легко растворяется в галогеноводородных кислотах НХ, образуя соли РоХ₄ , и не участвует в окислительно-восстановительных реакциях с НХ.

§ 10.3. Получение и свойства триоксидов ЭО₃.

Среди триоксидов ЭО₃ наиболее важен триоксид серы SО₃ , который производится каталитическим окислением SO₂ при 500 о С для получения H₂SO₄. Он выделяется также при термическом распаде сульфатов металлов: или дисульфатов: . При этом SО₃ частично диссоциирует на SО₂ и О₂. В лаборатории чистый SО₃ получают пропусканием его над P₂O₅. Образующийся продукт присоединения (аддукт) P₂O_{5 .} SО₃ при нагревании выделяет чистый SО₃.

Кристаллический триоксид SО₃ плавится при 16 о С. Мономерная газообразная молекула SО₃ имеет форму симметричного плоского треугольника с длиной связи S- O 1.43 и не обладает дипольным моментом. Различные полиморфные модификации твердого оксида SО₃ построены из тетраэдров SО₄ (рис.6).

Рис.6. Строение газообразной молекулы SO₃ (a) и конденсированного тримера S₃O₉ (б).

Они связаны общими вершинами в циклические тримеры S₃О₉, напоминающие циклические метаполифосфаты и силикаты, или бесконечные спиральные цепи.

Триоксид SО₃ - одно из самых реакционноспособных соединений. Проявляет окислительные свойства. Серой и углеродом SО₃ восстанавливается до SO₂: 2SO₃ + C 2SO₂ + CO₂. Выше 500 о С SО₃ восстанавливается моноксидом СО: SО₃ + СО SO₂ + СО₂ . Сульфидами металлов SО₃ восстанавливается до SО₂ или свободной серы.

Особенности взаимодействия SО₃ с галогеноводородами связаны с ростом восстановительных свойств в ряду HCl- HBr- HI. Окислительные свойства SО₃ усиливаются с температурой. При нагревании SО₃ реагирует с газообразным HCl, образуя хлорсерную кислоту HSO₃Cl. При дальнейшем повышении температуры HCl восстанавливает SО₃ до SO₂ с одновременным выделением Cl₂. При взаимодействии с HBr триоксид серы уже при 0 о С восстанавливается до SO₂: 2SO₃+2HBr SO₂+Br₂+Н₂SO₄. В жидком HI при -51 о С немедленно выделяет I₂, а SO₃ восстанавливается до Н₂ S.

Взаимодействие SО₃ с газообразным Н₂S протекает с образованием SO₂, Н₂О, S. Но при ~ - 78 о С получается твердый аддукт SO_{3 .} Н₂S - изомер тиосерной кислоты. При проведении этой реакции в сухом эфире образуется свободная тиосерная кислота: . SО₃ действует как сильнейшая кислота Льюиса, образуя с оксидами металлов соответствующие сульфаты, например, Fe₂O₃ + 3SO₃ Fe₂(SO₄)₃ .

При 170 0 С SО₃ с газообразным F₂ образует пероксодисульфурилдифторид: 2SO₃+ F₂ S₂O₆F₂.

SеО₃ получают дегидратацией селеновой кислоты при 150 о С с помощью фосфорного ангидрида с последующей отгонкой SеО₃ в вакууме. TeО₃ синтезируют дегидратацией ортотеллуровой кислоты H₆TeO₆ при 350 о С. SеО₃ и TeО₃ при нагревании легко отщепляют кислород и образуют диоксиды. SеО₃ хорошо растворяется в воде с образованием Н₂SеО₄. Твердый SeO₃ состоит из тетраэдров , объединенных в циклические тетрамеры . Твердый триоксид теллура построен из октаэдров ТеО₆, объединенных общими вершинами в цепи. В противоположность SО₃ и SеО₃, ТеО₃ водой гидратируется слабо.

SеО₃ обладает сильными окислительными свойствами, окисляя охлажденную соляную кислоту: SеО₃ + 2HCl H₂SeO₃ + Cl₂, фосфор до Р₂О₅. SеО₃ с органическими веществами взрывается.

Окислительные свойства триоксида теллура выражены гораздо слабее, он вытесняет хлор из соляной кислоты только при нагревании.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

В триоксид серы Это неорганическое соединение, образованное объединением атома серы () и 3 атомов кислорода (O). Его молекулярная формула O3. При комнатной температуре O3 это жидкость, которая выделяе

Содержание:

В триоксид серы Это неорганическое соединение, образованное объединением атома серы (S) и 3 атомов кислорода (O). Его молекулярная формула SO₃. При комнатной температуре SO₃ это жидкость, которая выделяет газы в воздух.

Структура ОС₃ газообразный - плоский и симметричный. Все три атома кислорода равномерно расположены вокруг серы. SO₃ Реагирует бурно с водой. Реакция экзотермическая, что означает выделение тепла, другими словами, она становится очень горячей.

Когда SO₃ жидкость остывает, превращается в твердое тело, которое может иметь три типа структуры: альфа, бета и гамма. Наиболее стабильным является альфа-канал, состоящий из слоев, объединенных в сеть.

Газообразный триоксид серы используется для приготовления дымящей серной кислоты, также называемой олеумом, из-за ее сходства с маслом или маслянистыми веществами. Еще одно его важное применение - сульфирование органических соединений, то есть добавление групп -SO.₃- этим. Таким образом, могут быть получены полезные химические вещества, такие как моющие средства, красители, пестициды и многие другие.

SO₃ Это очень опасно, может вызвать сильные ожоги, повреждение глаз и кожи. Его также нельзя вдыхать или проглатывать, так как это может вызвать смерть от внутренних ожогов во рту, пищеводе, желудке и т. Д.

По этим причинам с ним нужно обращаться с большой осторожностью. Он не должен контактировать с водой или горючими материалами, такими как дерево, бумага, ткани и т. Д., Поскольку это может привести к пожару. Его нельзя утилизировать или попадать в канализацию из-за опасности взрыва.

SO₃ Газообразные вещества, образующиеся в промышленных процессах, не должны выбрасываться в окружающую среду, так как они являются одним из виновников кислотных дождей, которые уже повредили большие площади лесов в мире.

Состав

Молекула триоксида серы SO₃ в газообразном состоянии имеет плоскую треугольную структуру.

Это означает, что и сера, и три атома кислорода находятся в одной плоскости. Кроме того, распределение кислорода и всех электронов симметрично.

В твердом состоянии известны три типа структуры SO.₃: альфа (α-SO₃), бета (β-SO₃) и гамма (γ-SO₃).

Гамма γ-SO форма₃ содержит циклические тримеры, т. е. три звена SO₃ вместе образуя циклическую или кольцевую молекулу.

Бета-фаза β-SO₃ имеет бесконечные винтовые цепочки тетраэдров состава SO₄ связаны вместе.

Самая стабильная форма - альфа α-SO₃, похожий на бета-версию, но с многоуровневой структурой, в которой цепи соединены в сеть.

Номенклатура

Физические свойства

Физическое состояние

При комнатной температуре (около 25 ºC) и атмосферном давлении SO₃ это бесцветная жидкость, выделяющая пары в воздух.

Когда SO₃ жидкость чистая при 25 ºC это смесь SO₃ мономерный (одна молекула) и тримерный (3 соединенные молекулы) формулы S₃ИЛИ₉, также называемый SO₃ гамма γ-SO₃.

При понижении температуры, если SO₃ он чистый, когда температура достигает 16,86 ºC, он затвердевает или замерзает до γ-SO₃, также называемый "SO ice₃”.

Если он содержит небольшое количество влаги (даже следы или очень маленькие количества), SO₃ полимеризуется в форму бета-β-SO₃ который образует кристаллы с шелковистым блеском.

Затем образуется больше связей, создавая структуру альфа-α-SO.₃, который представляет собой игольчатое кристаллическое твердое вещество, напоминающее асбест или асбест.

Когда альфа и бета сливаются, они создают гамму.

Молекулярный вес

Температура плавления

ЮЗ₃ гамма = 16,86 ºC

Тройная точка

Это температура, при которой присутствуют три физических состояния: твердое, жидкое и газообразное. В альфа-форме тройная точка находится при 62,2 ºC, а в бета-форме - при 32,5 ºC.

Нагревание альфа-формы имеет большую тенденцию к сублимации, чем к плавлению. Сублимировать означает переходить из твердого состояния в газообразное напрямую, минуя жидкое состояние.

Точка кипения

Все формы ОС₃ кипятить при 44,8ºC.

Плотность

SO₃ жидкость (гамма) имеет плотность 1,9225 г / см 3 при 20 ° С.

SO₃ газообразный имеет плотность 2,76 относительно воздуха (воздух = 1), что означает, что он тяжелее воздуха.

Давление газа

ЮЗ₃ альфа = 73 мм рт. ст. при 25 ºC

ЮЗ₃ бета = 344 мм рт. ст. при 25 ºC

ЮЗ₃ гамма = 433 мм рт. ст. при 25 ºC

Это означает, что гамма-форма имеет тенденцию испаряться легче, чем бета и это, чем альфа.

Стабильность

Альфа-форма является наиболее стабильной структурой, остальные - метастабильными, то есть менее стабильными.

Химические свойства

SO₃ бурно реагирует с водой с образованием серной кислоты H₂ЮЗ₄. При реакции выделяется много тепла, поэтому водяной пар быстро выделяется из смеси.

При контакте с воздухом SO₃ быстро впитывает влагу, выделяя густые пары.

Это очень сильный обезвоживающий агент, а это значит, что он легко удаляет воду из других материалов.

Сера в SO₃ он имеет сродство к свободным электронам (то есть электронам, которые не находятся в связи между двумя атомами), поэтому он имеет тенденцию образовывать комплексы с соединениями, которые обладают ими, такими как пиридин, триметиламин или диоксан.

Это мощный сульфирующий реагент для органических соединений, что означает, что он используется для простого добавления группы -SO.₃- молекулам.

Он легко реагирует с оксидами многих металлов с образованием сульфатов этих металлов.

Он вызывает коррозию металлов, тканей животных и растений.

SO₃ С этим материалом трудно обращаться по нескольким причинам: (1) его температура кипения относительно низкая, (2) он имеет тенденцию к образованию твердых полимеров при температурах ниже 30 ºC и (3) он обладает высокой реакционной способностью почти ко всем органическим веществам. И вода.

Он может взрывоопасно полимеризоваться, если не содержит стабилизатора и присутствует влага. Диметилсульфат или оксид бора используются в качестве стабилизаторов.

Получение

Его получают реакцией при 400 ºC между диоксидом серы SO₂ и молекулярный кислород O₂. Однако реакция протекает очень медленно, и для увеличения скорости реакции требуются катализаторы.

Среди соединений, которые ускоряют эту реакцию, есть металлическая платина Pt, пятиокись ванадия V₂ИЛИ₅, оксид железа Fe₂ИЛИ₃ и оксид азота NO.

Приложения

При приготовлении олеума

Одно из основных его применений - приготовление олеума или дымящей серной кислоты, названной так потому, что она выделяет пары, видимые невооруженным глазом. Для его получения SO абсорбируется₃ в концентрированной серной кислоте H₂ЮЗ₄.

Это делается в специальных башнях из нержавеющей стали, где концентрированная серная кислота (которая является жидкостью) опускается вниз, а SO₃ газообразный поднимается.

Жидкость и газ вступают в контакт и объединяются, образуя олеум, который представляет собой маслянистую жидкость. Это обладает смесью H₂ЮЗ₄ Так что₃, но в нем также присутствуют молекулы дисерной кислоты H₂S₂ИЛИ₇ и трисерный H₂S₃ИЛИ₁₀.

В химических реакциях сульфирования

Сульфирование - ключевой процесс в крупномасштабных промышленных применениях для производства детергентов, поверхностно-активных веществ, красителей, пестицидов и фармацевтических препаратов.

SO₃ Он служит в качестве сульфирующего агента для приготовления сульфированных масел и алкиларилсульфированных моющих средств, среди многих других соединений. Ниже показана реакция сульфирования ароматического соединения:

Для реакций сульфирования можно использовать олеум или SO.₃ в форме его комплексов с пиридином или с триметиламином, среди прочих.

При добыче металлов

SO газ₃ Он использовался при лечении минералами. Простые оксиды металлов можно превратить в гораздо более растворимые сульфаты, обработав их SO₃ при относительно низких температурах.

Сульфидные минералы, такие как пирит (сульфид железа), халькозин (сульфид меди) и миллерит (сульфид никеля), являются наиболее экономичными источниками цветных металлов, поэтому обработка SO₃ позволяет легко и недорого получить эти металлы.

Сульфиды железа, никеля и меди реагируют с газом SO₃ даже при комнатной температуре образуются соответствующие сульфаты, которые очень растворимы и могут быть подвергнуты другим процессам для получения чистого металла.

В различных применениях

SO₃ используется для приготовления хлорсерной кислоты, также называемой хлорсульфоновой кислотой HSO₃Cl.

Трехокись серы - очень мощный окислитель, который используется при производстве взрывчатых веществ.

Риски

На здоровье

SO₃ Это высокотоксичное соединение при всех путях, то есть при вдыхании, проглатывании и контакте с кожей.

Раздражает и разъедает слизистые оболочки. Вызывает ожоги кожи и глаз. Его пары очень токсичны при вдыхании. Возникают внутренние ожоги, одышка, боль в груди и отек легких.

Это ядовито. Его проглатывание вызывает сильные ожоги рта, пищевода и желудка. Кроме того, предполагается, что он канцероген.

От пожара или взрыва

Он представляет опасность возгорания при контакте с материалами органического происхождения, такими как дерево, волокна, бумага, масло, хлопок и др., Особенно если они влажные.

Также существует риск при контакте с основаниями или восстановителями. Он взрывоопасно соединяется с водой, образуя серную кислоту.

При контакте с металлами может образовываться газообразный водород H₂ который очень легко воспламеняется.

Следует избегать нагрева в стеклянных банках, чтобы предотвратить возможный сильный разрыв емкости.

Воздействие на окружающую среду

SO₃ Он считается одним из основных загрязнителей, присутствующих в атмосфере Земли. Это связано с его ролью в образовании аэрозолей и его вкладом в кислотные дожди (из-за образования серной кислоты H₂ЮЗ₄).

SO₃ образуется в атмосфере при окислении диоксида серы SO₂. При формировании СО₃ быстро реагирует с водой с образованием серной кислоты H₂ЮЗ₄. Согласно последним исследованиям, существуют и другие механизмы трансформации SO₃ в атмосфере, но из-за присутствия в ней большого количества воды считается, что это гораздо более вероятно, чем SO₃ становится в основном H₂ЮЗ₄.

SO₃ Газ или газообразные промышленные отходы, содержащие его, нельзя сбрасывать в атмосферу, так как это опасный загрязнитель. Это высокореактивный газ, и, как упоминалось выше, при наличии влажности в воздухе SO₃ превращается в серную кислоту H₂ЮЗ₄. Поэтому в воздухе SO₃ он сохраняется в форме серной кислоты, образуя мелкие капли или аэрозоли.

Если капли серной кислоты попадают в дыхательные пути человека или животных, они быстро увеличиваются в размере из-за присутствующей там влаги, поэтому у них есть возможность проникнуть в легкие. Один из механизмов, с помощью которого кислотный туман H₂ЮЗ₄ (т.е. SO₃) может вызывать сильную токсичность, поскольку изменяет внеклеточный и внутриклеточный pH живых организмов (растений, животных и людей).

По мнению некоторых исследователей, туман от SO₃ Это причина увеличения числа астматиков в одном районе Японии. ТАК туман₃ Он оказывает очень агрессивное воздействие на металлы, поэтому металлические конструкции, построенные людьми, такие как некоторые мосты и здания, могут быть серьезно повреждены.

SO₃ Жидкость нельзя сбрасывать в канализацию или канализацию. В случае попадания в канализацию может возникнуть опасность пожара или взрыва. В случае случайного проливания не направляйте струю воды на продукт. Он никогда не должен попадать в опилки или другие горючие абсорбенты, так как это может вызвать пожар.

Его следует абсорбировать сухим песком, сухой землей или другим абсолютно сухим инертным абсорбентом. SO₃ он не должен попадать в окружающую среду и не должен вступать в контакт с ним. Его следует держать вдали от источников воды, поскольку он производит серную кислоту, вредную для водных и наземных организмов.

α / β полимер: OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) ( = O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) OS ( = O) (= O) OS (= O) (= O) OS (= O) (= O) O

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).

Он готовится в промышленных масштабах как предшественник серной кислоты , также известен как серный ангидрид .

В совершенно сухом аппарате пары триоксида серы невидимы, а жидкость прозрачна. Однако он обильно дымит даже в относительно сухой атмосфере (его использовали в качестве дымового агента) из-за образования тумана серной кислоты. Этот пар не имеет запаха, но чрезвычайно агрессивен. [2]

Содержание

1 Молекулярная структура и связь
2 Химические реакции
3 Подготовка
- 3.1 В атмосфере
- 3.2 В лаборатории
- 3.3 В промышленности
Газообразный SO ₃ - это тригональная планарная молекула с симметрией D _3h , как предсказывает теория VSEPR . SO ₃ принадлежит точечной группе D _3h .

С точки зрения формализма подсчета электронов, атом серы имеет степень окисления +6 и формальный заряд 0. Структура Льюиса состоит из двойной связи S = O и двух дативных связей S – O без использования d-орбиталей. [6]

Электрический дипольный момент газообразного триоксида серы равен нулю. Это является следствием угла 120 ° между связями SO.

SO ₃ представляет собой ангидрид H ₂ SO ₄ . Таким образом, происходит следующая реакция:

Реакция протекает как быстро, так и экзотермически, слишком бурно, чтобы ее можно было использовать в крупномасштабном производстве. При температуре 340 ° C или выше серная кислота, триоксид серы и вода сосуществуют в значительных равновесных концентрациях. [ необходима цитата ]

Триоксид серы также окисляет дихлорид серы с образованием полезного реагента - тионилхлорида .

SO ₃ - сильная кислота Льюиса, легко образующая кристаллические комплексы с пиридином , диоксаном и триметиламином . Эти аддукты можно использовать в качестве сульфирующих агентов. [8]

Прямое окисление диоксида серы до триоксида серы на воздухе:

действительно происходит, но реакция идет очень медленно.

Серы триоксид могут быть получены в лаборатории путем двухстадийного пиролиза из бисульфата натрия . Пиросульфат натрия является промежуточным продуктом: [9]

Напротив, KHSO ₄ не подвергается такой реакции. [9]

Его также можно приготовить путем добавления концентрированной серной кислоты к пятиокиси фосфора . [10]

Промышленно SO ₃ получают контактным способом . Диоксид серы , который, в свою очередь, образуется при сжигании серы или железного пирита (сульфидная железная руда). После очистки электростатическим осаждением SO ₂ затем окисляется кислородом воздуха при температуре от 400 до 600 ° C над катализатором. Типичный катализатор состоит из пятиокиси ванадия (V ₂ O ₅ ), активированной оксидом калия K ₂ O на кизельгуровом или кремнеземном носителе. Платинатакже работает очень хорошо, но слишком дорого и гораздо легче отравляется (становится неэффективным) примесями. [11]

Большая часть полученного таким образом триоксида серы превращается в серную кислоту не путем прямого добавления воды, с которой образуется мелкодисперсный туман, а путем абсорбции концентрированной серной кислотой и разбавления водой полученного олеума . [ необходима цитата ]

Когда-то он производился промышленным способом путем нагревания сульфата кальция с кремнеземом .

Триоксид серы является важным реагентом в реакциях сульфирования . Эти процессы позволяют получать моющие средства, красители и фармацевтические препараты. Триоксид серы образуется на месте из серной кислоты или используется в виде раствора в кислоте.

Природа твердого SO ₃ сложна, поскольку структурные изменения вызваны следами воды. [12]

При конденсации газа абсолютно чистый SO ₃ конденсируется в тример, который часто называют γ- SO ₃ . Эта молекулярная форма представляет собой бесцветное твердое вещество с температурой плавления 16,8 ° C. Он принимает циклическую структуру, описываемую как [S (= O) ₂ ( μ -O)] ₃ . [13]

Если SO ₃ конденсируется при температуре выше 27 ° C, то образуется -SO ₃ с температурой плавления 62,3 ° C. α- SO ₃ имеет волокнистый вид. По структуре это полимер [S (= O) ₂ ( μ -O)] _n . Каждый конец полимера оканчивается группами ОН. β- SO ₃ , как и альфа-форма, является волокнистым, но с разной молекулярной массой, состоит из полимера с гидроксильными группами, но плавится при 32,5 ° C. И гамма, и бета-формы являются метастабильными, в конечном итоге они превращаются в стабильную альфа-форму, если оставить их на некоторое время. Это преобразование вызвано следами воды. [14]

Относительное давление паров твердого SO ₃ составляет альфа [14]

SO ₃ агрессивно гигроскопичен . Теплота гидратации достаточна для воспламенения смеси SO ₃ и дерева или хлопка. В таких случаях SO ₃ обезвоживает эти углеводы . [14]

Помимо того, что триоксид серы является сильным окислителем, он может вызвать серьезные ожоги как при вдыхании, так и при проглатывании, поскольку он очень агрессивен и гигроскопичен по своей природе. С SO ₃ следует обращаться с особой осторожностью, поскольку он бурно реагирует с водой и выделяет высококоррозионную серную кислоту. Его также следует хранить вдали от органических материалов из-за сильной дегидратирующей природы триоксида серы и его способности бурно реагировать с такими материалами.

в ает газ и ж и д к о с ть и в ы б р ас ы в а ет га з о в ую э м у л ь с ию с ул ь ф а т и р у ю щ его аге н та .

О с т а л ь ные т у р б и н ки и с п е ци а л ь но в м он т ир о в а нные в а п п а р ат п е р ег о ро д ки

о б ес п е ч и в а ют ин т е н с и в н ое п е р еме ш и в а ние га з ожи д к о с т н ой э м у л ь с ии . С у л ь фа -

т ир о в а ние о с у щ е с тв л яе т ся в н ес к о л ь к их р ас полож е нн ых к ас к а д но с ул ь ф у р а то -

р ах . Д ля про в е д е ния проц есса с у л ь ф а т и ро в а ния или с у л ь ф и ро в а н ия н е пр е рыв -

ным ме т о д ом при м е н я ют т а к же пл е н о ч н ые а пп а р а ты р а з ли ч ных к о н с т р у к ций , в

П р и нци п и а л ь н ая т е х н оло г и ч ес к ая с х ема с у л ь ф а т иро в а ния а л к а нол ов и

с у л ь ф ир о в а ния а л к ил б е н з олов , в к л ю ч а ю щ ая т ри с у л ь ф у р а т ора , пр е д с т а в л е на на

Р ис . 6 . Т е х ноло г и ч ес к ая с х ема с у л ь ф а т иро в а ния с пи р т ов т ри о к с и д ом се ры :

1 – ём к о с ть с пир т ов ; 2 – с у л ь ф у р а т оры ; 3 – по с т р еа к т ор ; 4 – г и д роли з ёр ; 5 –

н е й т р а ли з а т ор ; 6 – д о з р е в а т е ль ; 7 , 10 – в е н т ил я т оры ; 8 – ц и к л он ; 9 – а б с ор б ер ;

С у л ь ф о аге нт ( га з о в о з д у ш н ая смесь т р и о к с и да се ры , а з о та и ли в о з д у ха )

ч е р ез се п а р а т о ры и р е г у ли р у ю щ ие к л а п а ны в в о д ят в к а ж д ый с ул ь ф у р а т ор . Се -

п а р а т оры у л а в л и в а ют ол е ум и т в е р д ые м и к ропри меси . Из р а с х о д ной ем к о с ти 1

д о з а т ор ами по д а ю т ся пр е д в а р и т е л ь но о б е з в ож е нные а л к а нолы или а л к ил б е н зо -

лы . В п е р в ые д ва с у л ь ф у р а т о ра в в о д ят до 90 % от о б щ ей массы а л к а н олов . Ре -

а к ционн ая масса п е р е т е к ает из в е р х н ей ч ас ти п е р в о го с у л ь ф у р а т ора в ни ж н юю

ч ас ть в т оро го с у л ь ф у р а т о ра , а из в е р х н ей ч ас ти вт о ро го – в т р е т ий . Т ем п е р а ту -

ру с у л ь ф а т ир о в а ния р ег у л и р у ют по д а ч ей ли бо г ор я ч ей о б оро т ной в о ды в ру -

б а ш ки с у л ь ф ур а т ор ов , ли бо х о л о д ной в о ды , по д а в аем ой во в н у т р е н ние з мее ви -

ки . Д ля о б ес п е ч е ния д еа э р а ции с у л ь ф о э ф иров т ем п е р а т у ру с у л ь ф а т ир о в а ния в

Н е о б х о д и мая г л у б ина с у л ь ф а т и ро в а н ия д о с т и гае т ся с т у п е н ч а то : в п е р в ом

с у л ь ф у р а т о ре она с о с о а в л яет 50 , во вт ором – 80 , а в т р е т ь ем – 94 % . Г л у б ина

с у л ь ф а т ир о в а ния р е г у л и р у е т ся а в т о ма т и ч ес ки ( по пл о т но с ти с у л ь ф о массы ) пу -

т ем и з ме н е ния с к оро с ти по д а чи а л к а н о лов в по с л е д ний с у л ь ф у р а т ор . О т х о дя -

щ ие га зы у з ла с у л ь ф а т и р о в а ния , с о д е р ж а щ ие н е прор еаг и р о в а в ш ие д ио к с ид и

т рио к с ид се ры , а т а к же з а х в а ч е н н ую п ри б а р б о т а же с у л ь ф о мас су , в е н т ил я т ором

по д а ют на у з ел о ч и с т ки . В ци к л оне у л а в ли в а е т ся с у л ь ф о масса , к о т ор ая в о з в ра -

в о д ой , по д а ча к о т орой р е г у ли р у е т ся а в т о ма т и ч ес ки ро т аме т р ами . О т х о д ящ ие из

а б с ор б е ра га зы в е н т ил я т о ром н а пр а в л я ют в с к р у бб ер В е н т у ри , оро ш аем ый р ас -

тв о р ом г и д ро к с и да н а т рия , а з а т ем в ы б р ас ы в а ю т ся в а т м о с ф е ру ч е р ез в ы х л оп -

ную т р у бу . В с к р у бб е ре В е н т у ри о б р а з у е т ся с у л ь ф ит - с у л ь ф а т ный р ас т в ор , ко -

т орый в с п е ци а л ь н ых р еа к т ор ах про д у в а ют в о з д у х ом д ля о к и с л е н ия с у л ь ф и та

Читайте также: