SULFUR TRIOXIDE (SO3): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, PANGANIB, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang asupre trioxide ay isang inorganic compound na nabuo ng unyon ng isang asupre na atom (S) at 3 oxygen atoms (O). Ang formula ng molekular nito ay KAYA ₃ . Sa temperatura ng silid, ang SO ₃ ay isang likido na naglalabas ng mga gas sa hangin.

Ang istraktura ng gaseous SO ₃ ay flat at simetriko. Ang lahat ng tatlong mga oxygens ay pantay na matatagpuan sa paligid ng asupre. KAYA _{3 ang} reaksyon nang marahas sa tubig. Ang reaksyon ay exothermic, na nangangahulugang ang init ay ginawa, sa madaling salita, ito ay nagiging sobrang init.

Sulfur na molekula ng trioxide KAYA ₃ . May-akda: Benjah-bmm27. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Kapag ang likidong SO _{3 ay} lumalamig, lumiliko ito sa isang solidong maaaring magkaroon ng tatlong uri ng istraktura: alpha, beta, at gamma. Ang pinaka-matatag ay alpha, sa anyo ng mga layer na magkasama upang bumuo ng isang network.

Ang gas na asupre trioxide ay ginagamit upang maghanda ng fuming sulfuric acid, na tinatawag ding oleum, dahil sa pagkakahawig nito sa langis o madulas na sangkap. Ang isa pa sa mga mahahalagang aplikasyon nito ay sa sulfonasyon ng mga organikong compound, iyon ay, ang pagdaragdag ng -SO ₃ - mga grupo sa kanila. Kaya, ang mga kapaki-pakinabang na kemikal tulad ng mga detergents, colorant, pestisidyo, bukod sa marami pa, ay maaaring maging handa.

KAYA ang ₃ mapanganib, maaari itong maging sanhi ng matinding pagkasunog, pinsala sa mata at balat. Hindi rin ito dapat malinis o inging dahil maaari itong maging sanhi ng kamatayan mula sa panloob na pagkasunog, sa bibig, esophagus, tiyan, atbp.

Para sa mga kadahilanang ito, dapat itong hawakan nang may malaking pag-iingat. Hindi ito dapat makipag-ugnay sa tubig o sunugin na mga materyales tulad ng kahoy, papel, tela, atbp, dahil maaaring mangyari ang mga sunog. Ni dapat itong itapon o hindi rin dapat pumasok sa mga sewers dahil sa panganib ng pagsabog.

Ang gaseous SO _{3 na} nabuo sa mga pang-industriya na proseso ay hindi dapat pakawalan sa kapaligiran, dahil ito ay isa sa mga responsable para sa acid acid na nasira na ang mga malalaking lugar ng kagubatan sa mundo.

Istraktura

Ang molekula ng asupre trioxide KAYA ₃ sa estado ng gas ay may tatsulok na planar na istraktura.

Nangangahulugan ito na ang parehong asupre at ang tatlong mga oxygen ay nasa parehong eroplano. Bukod dito, ang pamamahagi ng mga oxygengens at lahat ng mga electron ay simetriko.

Mga istruktura ng resonance ng Lewis. Ang mga elektron ay pantay na ipinamamahagi nang pantay sa KAYA ₃ . May-akda: Marilú Stea.

Sa solidong estado ang tatlong uri ng istraktura ng KAYA _{3 ay kilala} : alpha (α-SO ₃ ), beta (β-SO ₃ ) at gamma (γ-SO ₃ ).

Ang _{form na} gamma γ-SO _{3 ay} naglalaman ng mga cyclic trimer, iyon ay, tatlong mga yunit ng KAYA _{3 na} magkasama na bumubuo ng isang siklo o hugis-singsing na molekula.

Ang gamma-type na solidong asupre na trioxide na singsing na hugis. May-akda: Marilú Stea.

Ang beta β-SO ₃ phase ay walang hanggan helical chain ng tetrahedra ng komposisyon KAYA _{4 na} magkasama.

Istraktura ng isang chain of type na beta-type na solidong asupre trioxide. May-akda: Marilú Stea.

Ang pinaka-matatag na form ay ang alpha α-SO ₃ , na katulad ng beta ngunit may isang layered na istraktura, kasama ang mga kadena na sumali upang makabuo ng isang network.

Pangngalan

-Sulfur trioxide

-Sulfuric anhydride

-Sulfuric oxide

-SO ₃ gamma, γ-SO ₃

-SO ₃ beta, β-KAYA ₃

-SO ₃ alpha, α-KAYA ₃

Mga katangiang pang-pisikal

Pisikal na estado

Sa temperatura ng silid (sa paligid ng 25 ºC) at presyur sa atmospera, ang SO ₃ ay isang walang kulay na likido na naglalabas ng usok sa hangin.

Kapag ang likidong SO ₃ ay puro sa 25 ºC ito ay isang halo ng monomeric KAYA ₃ (isang solong molekula) at trimeric (3 na sumali sa mga molekula) ng pormula S ₃ O ₉ , na tinatawag ding SO ₃ gamma γ-SO ₃ .

Kapag nagpapababa ng temperatura, kung ang SO ₃ ay dalisay kapag umabot sa 16.86 ºC, pinatitibay o pinalubha ito sa γ-SO ₃ , na tinawag ding "KAYA ₃ yelo ".

Kung naglalaman ito ng maliit na halaga ng kahalumigmigan (kahit ang mga bakas o napakaliit na halaga), KAYA _{3 na} polimerize sa beta β-SO _{3 na} form na bumubuo ng mga kristal na may malaswang ningning.

Kung gayon mas maraming mga bono ang nabuo na bumubuo ng alpha α-SO _{3 na istraktura} , na kung saan ay isang solidong hugis na mala-kristal na solid na kahawig ng mga asbestos o asbestos.

Kapag pinagsama ang alpha at beta ay nakagawa sila ng gamma.

Ang bigat ng molekular

80.07 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

KAYA ₃ gamma = 16.86 ºC

Triple point

Ito ang temperatura kung saan naroroon ang tatlong mga pisikal na estado: solid, likido at gas. Sa alpha form ang triple point ay nasa 62.2 ºC at sa beta ay nasa 32.5 ºC.

Ang pag-init ng form ng alpha ay may higit na pagkahilig sa pagpapaliit kaysa matunaw. Ang Sublimate ay nangangahulugan na pumunta mula sa solid hanggang sa gas na direkta, nang hindi dumadaan sa likidong estado.

Punto ng pag-kulo

Ang lahat ng mga form ng SO ₃ pigsa sa 44.8ºC.

Density

Ang Liquid SO ₃ (gamma) ay may isang density ng 1.9225 g / cm ³ sa 20 ºC.

Ang Gaseous SO ₃ ay may isang density ng 2.76 na may kaugnayan sa hangin (air = 1), na nagpapahiwatig na ito ay mas mabigat kaysa sa hangin.

Presyon ng singaw

KAYA ₃ alpha = 73 mm Hg sa 25 ºC

KAYA ₃ beta = 344 mm Hg sa 25 ºC

KAYA ₃ gamma = 433 mm Hg sa 25 ºC

Nangangahulugan ito na ang form ng gamma ay may gawi na mas mabilis kaysa sa beta at beta form kaysa sa alpha.

Katatagan

Ang form ng alpha ay ang pinaka-matatag na istraktura, ang iba ay masalimuot, iyon ay, hindi gaanong matatag.

Mga katangian ng kemikal

KAYA _{3 ay} gumanti nang masigla sa tubig upang mabigyan ng sulpuriko acid H ₂ KAYA ₄ . Kapag nag-reaksyon, maraming init ang ginawa upang ang singaw ng tubig ay mabilis na pinakawalan mula sa pinaghalong.

Kapag nakalantad sa hangin, ang SO _{3 ay} mabilis na sumisipsip ng kahalumigmigan, naglalabas ng mga siksik na singaw.

Ito ay isang napakalakas na ahente ng pag-aalis ng tubig, nangangahulugan ito na madaling alisin ang tubig mula sa iba pang mga materyales.

Ang sulfur sa KAYA ₃ ay may isang pagkakaugnay para sa mga libreng elektron (iyon ay, mga electron na wala sa isang bono sa pagitan ng dalawang mga atomo) kaya't may kaugaliang bumubuo ng mga komplikadong may mga compound na nagtataglay sa kanila, tulad ng pyridine, trimethylamine o dioxane.

Kumplikado sa pagitan ng asupre trioxide at pyridine. Benjah-bmm27. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga kumplikado, ang asupre na "mga borrows" na mga electron mula sa iba pang compound upang punan ang kakulangan nito. Ang Sulfur trioxide ay magagamit pa rin sa mga kumplikadong ito, na ginagamit sa mga reaksyon ng kemikal upang matustusan ang SO ₃ .

Ito ay isang malakas na sulfonating reagent para sa mga organikong compound, na nangangahulugang ginagamit ito upang madaling magdagdag ng isang pangkat –SO ₃ - sa mga molekula.

Madali itong tumugon sa mga oxides ng maraming mga metal upang bigyan ang mga sulpate ng mga metal na ito.

Ito ay dumidikit sa mga metal, hayop at mga tisyu ng halaman.

KAYA ₃ ay isang mahirap na materyal upang mahawakan sa maraming kadahilanan: (1) ang punto ng pagkulo nito ay medyo mababa, (2) may posibilidad na bumubuo ng mga solidong polimer sa temperatura na mas mababa sa 30 ºC at (3) mayroon itong isang mataas na reaktibo tungo sa halos lahat mga organikong sangkap at tubig.

Maaaring pabilisin ang polimis kung hindi ito naglalaman ng isang pampatatag at kahalumigmigan ang naroroon. Ang Dimethyl sulfate o boron oxide ay ginagamit bilang mga stabilizer.

Pagkuha

Ito ay nakuha sa pamamagitan ng reaksyon sa 400 ºC sa pagitan ng asupre dioxide SO ₂ at molekular na oxygen O ₂ . Gayunpaman, ang reaksyon ay napakabagal at ang mga catalyst ay kinakailangan upang madagdagan ang rate ng reaksyon.

2 KAYA ₂ + O ₂ ⇔ 2 KAYA ₃

Kabilang sa mga compound na mapabilis ang reaksyon na ito ay ang platinum metal Pt, vanadium pentoxide V ₂ O ₅ , ferric oxide Fe ₂ O ₃ at nitric oxide NO.

Aplikasyon

Sa paghahanda ng oleum

Ang isa sa mga pangunahing aplikasyon nito ay binubuo sa paghahanda ng oleum o fuming sulfuric acid, na tinatawag na dahil ito ay nagpapalabas ng mga singaw na nakikita ng hubad na mata. Upang makuha ito, ang SO ₃ ay nasisipsip sa puro sulpuriko acid H ₂ KAYA ₄ .

Oleum o fuming sulfuric acid. Maaari mong makita ang puting usok na lumalabas sa bote. W. Oelen. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ginagawa ito sa mga espesyal na hindi kinakalawang na asero na mga tower na kung saan ang puro sulpuriko acid (na likido) ay bumababa at ang gaseous SO _{3 ay} tumataas.

Ang likido at gas ay nakikipag-ugnay at magkasama, na bumubuo ng oleum na isang madulas na likido. Mayroon itong pinaghalong H ₂ SO ₄ at KAYA ₃ , ngunit mayroon din itong mga molekula ng disulfuric acid H ₂ S ₂ O ₇ at trisulfuric acid H ₂ S ₃ O ₁₀ .

Sa sulpasyong kemikal na reaksyon

Ang Sulfonation ay isang pangunahing proseso sa malakihang pang-industriya na aplikasyon para sa paggawa ng mga detergents, surfactants, colorant, pestisidyo, at mga gamot.

KAYA _{3 ay} nagsisilbing isang sulfonating ahente upang maghanda ng sulfonated na langis at alkyl-aryl-sulfonated na mga detergents, bukod sa maraming iba pang mga compound. Ang sumusunod ay nagpapakita ng reaksyon ng sulfonasyon ng isang aromatic compound:

ArH + KAYA ₃ → ArSO ₃ H

Sulfonation ng benzene na may KAYA ₃ . Pedro8410. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Para sa mga reaksyon ng sulfonasyon, ang oleum o SO ₃ ay maaaring magamit sa anyo ng mga kumplikadong ito na may pyridine o may trimethylamine, bukod sa iba pa.

Sa pagkuha ng mga metal

KAYA ₃ gas ay ginamit sa paggamot ng mineral. Ang mga simpleng oxide ng mga metal ay maaaring ma-convert sa mas matunaw na mga sulfates sa pamamagitan ng pagpapagamot sa kanila ng KAYA ₃ sa medyo mababang temperatura.

Ang mga mineral na sulfid tulad ng pyrite (iron sulfide), chalcosine (tanso sulfide) at millerite (nickel sulfide) ay ang pinaka-matipid na mapagkukunan ng mga di-ferrous na mga metal, kaya ang paggamot na may KAYA _{3 ay} nagbibigay-daan upang madaling makuha ang mga metal na ito. at sa mababang gastos.

Ang bakal, nikel at tanso sulphides ay gumanti sa SO ₃ gas kahit na sa temperatura ng silid, na bumubuo ng kani-kanilang mga sulpate, na napaka natutunaw at maaaring isailalim sa iba pang mga proseso upang makuha ang purong metal.

Sa iba't ibang gamit

KAYA _{3 ay} ginagamit upang maghanda ng chlorosulfuric acid, na tinatawag ding chlorosulfonic acid HSO ₃ Cl.

Ang Sulfur trioxide ay isang napakalakas na oxidant at ginagamit sa paggawa ng mga eksplosibo.

Mga panganib

Sa kalusugan

KAYA ₃ ay isang lubos na nakakalason na tambalan ng lahat ng mga ruta, iyon ay, paglanghap, paglunok at pakikipag-ugnay sa balat.

Nakakasagabal at nakakapigil sa mauhog na lamad. Nagdudulot ng pagkasunog ng balat at mata. Ang mga singaw nito ay napaka-nakakalason kapag inhaled. Ang mga panloob na pagkasunog, igsi ng paghinga, sakit sa dibdib, at pulmonary edema ay nangyayari.

Ang Sulfur trioxide SO3 ay napaka-corrosive at mapanganib. May-akda: OpenIcons. Pinagmulan: Pixabay.

Nakakalason ito. Ang ingestion nito ay bumubuo ng malubhang pagkasunog ng bibig, esophagus at tiyan. Bukod dito, pinaghihinalaang ito ay isang carcinogen.

Mula sa apoy o pagsabog

Ito ay kumakatawan sa isang peligro ng sunog kapag nakikipag-ugnay sa mga materyales ng organikong pinagmulan tulad ng kahoy, fibers, papel, langis, koton, bukod sa iba, lalo na kung basa.

Mayroon ding panganib kung nakikipag-ugnay ka sa mga base o pagbabawas ng mga ahente. Pinagsasama nito ang tubig nang paputok, na bumubuo ng sulpuriko acid.

Ang pakikipag-ugnay sa mga metal ay maaaring makagawa ng hydrogen gas H _{2 na} kung saan ay lubos na nasusunog.

Ang pag-init sa mga garapon ng baso ay dapat iwasan upang maiwasan ang posibleng marahas na pagkawasak ng lalagyan.

Epekto ng kapaligiran

KAYA ₃ ay itinuturing na isa sa mga pangunahing pollutant na naroroon sa kapaligiran ng mundo. Ito ay dahil sa papel nito sa pagbuo ng mga aerosol at ang kontribusyon nito sa rain rain (dahil sa pagbuo ng sulfuric acid H ₂ SO ₄ ).

Nasira ang kagubatan ng acid acid sa Czech Republic. Lovecz. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

KAYA ₃ ay nabuo sa kapaligiran sa pamamagitan ng oksihenasyon ng asupre dioxide KAYA ₂ . Kapag nabuo ang SO ₃ , mabilis itong gumanti sa tubig upang makabuo ng sulpuriko acid H ₂ KAYA ₄ . Ayon sa mga nagdaang pag-aaral, mayroong iba pang mga mekanismo para sa pagbabago ng KAYA ₃ sa kapaligiran, ngunit dahil sa malaking halaga ng tubig na naroroon sa kapaligiran, itinuturing pa ring malamang na ang SO _{3 ay} pangunahing lumipat sa H ₂ SO ₄ .

KAYA ₃ gas o gasolina na basurang pang-industriya na naglalaman nito ay hindi dapat palayasin sa kapaligiran sapagkat ito ay mapanganib na pollutant. Ito ay isang lubos na reaktibo na gas at, tulad ng nabanggit sa itaas, sa pagkakaroon ng kahalumigmigan sa hangin, ang SO _{3 ay} nagiging sulpuriko acid H ₂ KAYA ₄ . Samakatuwid, sa hangin, ang SO _{3 ay} nagpapatuloy sa anyo ng sulpuriko acid, na bumubuo ng mga maliliit na patak o aerosol.

Kung ang mga droplet na acid ng asupre ay pumapasok sa respiratory tract ng mga tao o hayop, mabilis silang lumalaki nang malaki dahil sa kahalumigmigan na naroroon, kaya't nagkaroon sila ng pagkakataon na tumagos sa mga baga. Ang isa sa mga mekanismo na kung saan ang asul na asul ng H ₂ SO ₄ (iyon ay, KAYA ₃ ) ay maaaring makabuo ng malakas na pagkalason dahil binago nito ang extracellular at intracellular pH ng mga nabubuhay na organismo (halaman, hayop at tao).

Ayon sa ilang mga mananaliksik, ang SO ₃ fog ay ang sanhi ng pagdaragdag ng asthmatics sa isang lugar ng Japan. Ang KAYA ₃ ambon ay may napaka-kinakaing unti-unting epekto patungo sa mga metal, upang ang mga istruktura ng metal na itinayo ng mga tao tulad ng ilang mga tulay at mga gusali ay maaaring malubhang apektado.

Ang likidong KAYA _{3 ay} hindi dapat itapon sa mga kanal o mga alkantarilya. Kung nabubo sa mga panahi, maaari itong lumikha ng sunog o pagsabog. Kung naaksidente sa aksidente, huwag magdirekta ng isang stream ng tubig sa produkto. Hindi ito dapat hinihigop sa sawdust o iba pang sunugin na sumisipsip, dahil maaari itong maging sanhi ng apoy.

Ito ay dapat na nasisipsip sa tuyong buhangin, tuyong lupa o iba pang ganap na walang pantunaw na pagsipsip. KAYA _{3 ay} hindi dapat pakawalan sa kapaligiran at hindi dapat pahintulutan na makipag-ugnay dito. Dapat itong itago mula sa mga mapagkukunan ng tubig sapagkat kasama nito ay naglilikha ito ng asupre na acid na nakakapinsala sa mga organismo ng aquatic at terrestrial.

Mga Sanggunian

1. Sarkar, S. et al. (2019). Impluwensya ng Ammonia at Tubig sa Fate ng Sulfur Trioxide sa Troposphere: Theoretical Investigation ng Sulfamic Acid at Sulfuric Acid Formation Pathways. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Nabawi mula sa ncbi.nlm.nih.gov.
2. Muller, TL (2006). Sulfuric acid at asupre trioxide. Ang Kirk-Othmer Encyclopedia ng Chemical Technology. Dami 23. Nabawi mula sa onlinelibrary.wiley.com.
3. US National Library of Medicine. (2019). Sulfur trioxide. Nabawi mula sa pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kikuchi, R. (2001). Pamamahala ng Kapaligiran sa Sulfur Trioxide Emission: Epekto ng KAYA ₃ sa Kalusugan ng Tao. Pamamahala sa Kapaligiran (2001) 27: 837. Nabawi mula sa link.springer.com.
5. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
6. Ismail, MI (1979). Extraction ng Metals mula sa Sulfides Gamit ang Sulfur Trioxide sa Fluidised Bed. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Nabawi mula sa onlinelibrary.wiley.com.