Превъзходен характер на серен оксид. Серен оксид

безцветна течност Моларна маса 80,06 g/mol Плътност 1,92 g/cm³ Топлинни свойства Т. стопи се. 16.83°C Т. кип. 44,9°C Енталпия на образуване -395,8 kJ/mol Класификация Рег. CAS номер Безопасност LD 50 510 mg/kg Токсичност Данните се основават на стандартни условия (25 °C, 100 kPa), освен ако не е отбелязано друго.

Серен оксид (VI) (серен анхидрид, серен триоксид, серен газ) SO 3 - най-висшият серен оксид. При нормални условия, силно летлива, безцветна течност със задушлива миризма. При температури под 16,9 ° C се втвърдява с образуването на смес от различни кристални модификации на твърд SO 3.

Касова бележка

Може да се получи чрез термично разлагане на сулфати:

$\mathsf(Fe_2(SO_4)_3 \xrightarrow(^ot) Fe_2O_3 + 3SO_3)$

или взаимодействието на SO 2 с озона:

$\mathsf(SO_2 + O_3 \rightarrow SO_3 + O_2)$

За окисляването на SO 2 се използва и NO 2:

$\mathsf(SO_2 + NO_2 \rightarrow SO_3 + NO)$

Тази реакция е в основата на исторически първия, азотен метод за производство на сярна киселина.

Физически свойства

Серен оксид (VI) - при нормални условия силно летлива безцветна течност със задушлива миризма.

Молекулите SO 3 в газовата фаза имат плоска тригонална структура със D 3h симетрия (OSO ъгъл = 120°, d(S-O) = 141 pm). При преминаване към течно и кристално състояние се образуват цикличен тример и зигзагообразни вериги. Вид на химичната връзка в молекулата: ковалентна полярна химична връзка.

Твърдият SO 3 съществува в α-, β-, γ- и δ-форми, с точки на топене съответно 16,8, 32,5, 62,3 и 95 ° C и се различават по формата на кристалите и степента на полимеризация на SO 3. α-формата на SO 3 се състои главно от тримерни молекули. Други кристални форми на серен анхидрид се състоят от зигзагообразни вериги: изолирани при β-SO 3 , свързани в плоски мрежи при γ-SO 3 или в триизмерни структури при δ-SO 3 . При охлаждане парите първо образуват безцветна, подобна на лед, нестабилна α-форма, която постепенно преминава в присъствието на влага в стабилна β-форма - бели "копринени" кристали, подобни на азбест. Обратният преход на β-формата в α-формата е възможен само през газообразното състояние на SO 3 . И двете модификации "пушат" във въздуха (образуват се капчици H 2 SO 4) поради високата хигроскопичност на SO 3. Взаимният преход към други модификации протича много бавно. Разнообразието от форми на серен триоксид се свързва със способността на молекулите на SO 3 да полимеризират поради образуването на донорно-акцепторни връзки. Полимерните структури на SO 3 лесно се трансформират един в друг, а твърдият SO 3 обикновено се състои от смес от различни форми, чието относително съдържание зависи от условията за получаване на серен анхидрид.

Химични свойства

\mathsf(2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O)

и оксиди:

$\mathsf(CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4)$

SO 3 се характеризира със силни окислителни свойства, обикновено редуцирани до серен диоксид:

$\mathsf(5SO_3 + 2P \rightarrow P_2O_5 + 5SO_2)$ $\mathsf(3SO_3 + H_2S \rightarrow 4SO_2 + H_2O)$ $\mathsf(2SO_3 + 2KI \rightarrow SO_2 + I_2 + K_2SO_4)$

При взаимодействие с хлороводород се образува хлорсулфонова киселина:

$\mathsf(SO_3 + HCl \rightarrow HSO_3Cl)$

Той също така реагира със серен дихлорид и хлор, за да образува тионил хлорид:

$\mathsf(SO_3 + Cl_2 + 2SCl_2 \rightarrow 3SOCl_2)$

Приложение

Серният анхидрид се използва предимно в производството на сярна киселина.

Серен анхидрид също се отделя във въздуха при изгаряне на серни пелети, които се използват за дезинфекция на помещения. При контакт с мокри повърхности серният анхидрид се превръща в сярна киселина, която вече унищожава гъбички и други вредни организми.

Напишете отзив за статията "Сярен (VI) оксид"

Литература

Ахметов Н. С. "Обща и неорганична химия" М .: Висше училище, 2001 г.
Карапетянц М. Х., Дракин С. И. "Обща и неорганична химия" М .: Химия 1994 г.

Откъс, характеризиращ серен оксид (VI)

Наташа се изчерви. - Не искам да се женя за никого. Ще му кажа същото, когато го видя.
- Ето как! - каза Ростов.
„Е, да, всичко това са глупости“, продължи да бърбори Наташа. - А защо Денисов е добър? тя попита.
- Добре.
- Е, довиждане, обличай се. Страшен ли е, Денисов?
- Защо е страшно? — попита Никола. - Не. Васка е хубава.
- Наричаш го Васка - странно. И че той е много добър?
- Много добре.
— Е, ела да пийнем чай. Заедно.
И Наташа се изправи на пръсти и излезе от стаята, както правят танцьорите, но усмихната така, както се усмихват щастливите 15-годишни момичета. След като срещна Соня в хола, Ростов се изчерви. Не знаеше как да се справи с нея. Вчера те се целунаха в първия миг на радостта от срещата, но днес почувстваха, че е невъзможно да направят това; чувстваше, че всички, и майката, и сестрите, го гледат въпросително и очакват от него как ще се държи с нея. Той й целуна ръка и я нарече ти - Соня. Но очите им, като се срещнаха, си казаха „ти“ и се целунаха нежно. С очите си тя го помоли за прошка за това, че в посолството на Наташа се осмели да му напомни за обещанието му и му благодари за любовта. Той й благодари с очите си за предложението за свобода и каза, че по един или друг начин никога няма да спре да я обича, защото е невъзможно да не я обичаш.
„Колко странно обаче“, каза Вера, като избра обща минута мълчание, „че Соня и Николенка сега се срещнаха като непознати. - Забележката на Вера беше справедлива, като всички нейни забележки; но, както повечето от нейните забележки, всички се смутиха и не само Соня, Николай и Наташа, но и старата графиня, която се страхуваше от тази любов на сина си към Соня, която можеше да го лиши от блестяща партия, също се изчерви като момиче. Денисов, за изненада на Ростов, в нова униформа, напукана и парфюмирана, се появи в хола също толкова моден, колкото беше в битките, и толкова любезен с дами и господа, какъвто Ростов не очакваше да го види.

Връщайки се в Москва от армията, Николай Ростов е осиновен от семейството си като най-добър син, герой и любим Николушка; роднини - като мил, приятен и уважаван млад мъж; познати - като красив хусарски лейтенант, умен танцьор и един от най-добрите младоженци в Москва.
Ростови познаваха цяла Москва; старият граф имаше достатъчно пари тази година, защото всички имоти бяха презаложени, и затова Николушка, след като се сдоби със собствен крак и най-модерните панталони, специални, каквито никой друг в Москва нямаше, и ботуши, най-модерните, с най-острите чорапи и малките сребърни шпори, се забавляваха много. Ростов, завръщайки се у дома, изпита приятно чувство след известен период от време, опитвайки се за старите условия на живот. Струваше му се, че е узрял и много пораснал. Отчаяние за изпит, който не беше в съответствие с Божия закон, заемане на пари от Гаврила за такси, тайни целувки със Соня, той си спомняше всичко това като за детинщина, от която сега беше неизмеримо далеч. Сега той е хусарски лейтенант в сребърна пелерина, с войник Георги, който подготвя своя тръс за бяг, заедно с известни ловци, възрастни, почтени. Има позната дама на булеварда, при която ходи вечер. Той дирижира мазурката на бала при Архарови, говори за войната с фелдмаршал Каменски, посети английски клуб и беше на вас с един четиридесетгодишен полковник, с когото Денисов го запозна.
Страстта му към суверена донякъде отслабна в Москва, тъй като през това време той не го видя. Но той често говореше за суверена, за любовта си към него, създавайки усещането, че все още не е разказал всичко, че има нещо друго в чувството му към суверена, което не може да бъде разбрано от всички; и от все сърце споделяше чувството на преклонение, обичайно по това време в Москва, към император Александър Павлович, който по това време в Москва получи името на ангел в плът.
По време на този кратък престой на Ростов в Москва, преди да замине за армията, той не се сближи, а напротив, се раздели със Соня. Тя беше много красива, сладка и очевидно страстно влюбена в него; но той беше в онова време на младостта си, когато изглежда, че има толкова много работа, че няма време да се направи, и младият човек се страхува да се включи - той цени свободата си, която има нужда от много други неща. Когато си помисли за Соня по време на това ново пребиваване в Москва, той си каза: Ех! все още има много, много от тези ще бъдат и са там, някъде, все още непознати за мен. Все още имам време, когато искам, да правя любов, но сега няма време. Освен това му се струваше нещо унизително за неговата смелост в женското общество. Ходеше на балове и женски клубове, като се преструваше, че го прави против волята си. Бягане, английски клуб, веселба с Денисов, пътуване до там - това беше друг въпрос: беше прилично за млад хусар.

Сярата е често срещана в земната кора, сред другите елементи тя заема шестнадесето място. Среща се както в свободно състояние, така и в свързана форма. Неметалните свойства са характерни за този химичен елемент. Латинското му наименование е "Sulfur", обозначено със символа S. Елементът е част от различни йони на съединения, съдържащи кислород и / или водород, образува много вещества, принадлежащи към класовете киселини, соли и няколко оксида, всеки от които може да бъде наречен серен оксид със символи за добавяне, обозначаващи валентност. Състоянията на окисление, които проявява в различни съединения, са +6, +4, +2, 0, −1, −2. Известни са серни оксиди с различна степен на окисление. Най-често срещаните са серен диоксид и триоксид. По-малко известни са серен оксид, както и висши (с изключение на SO3) и по-ниски оксиди на този елемент.

Серен оксид

Неорганично съединение, наречено серен оксид II, SO, на външен вид това вещество е безцветен газ. При контакт с вода не се разтваря, а реагира с нея. Това е много рядко съединение, което се среща само в разредена газова среда. Молекулата SO е термодинамично нестабилна, първоначално се превръща в S2O2 (наречен дисулфурен газ или серен пероксид). Поради рядката поява на серен оксид в нашата атмосфера и ниската стабилност на молекулата е трудно да се определят напълно опасностите от това вещество. Но в кондензирана или по-концентрирана форма оксидът се превръща в пероксид, който е относително токсичен и разяждащ. Това съединение също е силно запалимо (напомня на метана в това свойство), а при изгаряне се получава серен диоксид - отровен газ. Серен оксид 2 е открит близо до Йо (една от венерианската атмосфера и междузвездна среда. Предполага се, че на Йо се получава в резултат на вулканични и фотохимични процеси. Основните фотохимични реакции са както следва: O + S2 → S + SO и SO2 → SO +O.

серен диоксид

Серен оксид IV или серен диоксид (SO2) е безцветен газ със задушлива, остра миризма. При температура минус 10 С преминава в течно състояние, а при минус 73 С се втвърдява. При 20°C около 40 обема SO2 се разтварят в 1 литър вода.

Този серен оксид, разтваряйки се във вода, образува сярна киселина, тъй като е нейният анхидрид: SO2 + H2O ↔ H2SO3.

Той взаимодейства с основи и 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O и SO2 + CaO → CaSO3.

Серният диоксид има свойствата както на окислител, така и на редуциращ агент. Окислява се от атмосферен кислород до серен анхидрид в присъствието на катализатор: SO2 + O2 → 2SO3. Със силни редуциращи агенти, като сероводород, той играе ролята на окислител: H2S + SO2 → S + H2O.

Серният диоксид се използва главно в промишлеността за производство на сярна киселина. Серен диоксид се получава чрез изгаряне на сяра или железен пирит: 11O2 + 4FeS2 → 2Fe2O3 + 8SO2.

Серен анхидрид

Серен оксид VI или серен триоксид (SO3) е междинен продукт и няма самостоятелна стойност. На външен вид е безцветна течност. Кипи при температура 45 С, а под 17 С се превръща в бяла кристална маса. Тази сяра (със степен на окисление на серния атом + 6) е изключително хигроскопична. С вода образува сярна киселина: SO3 + H2O ↔ H2SO4. Разтваряйки се във вода, той отделя голямо количество топлина и ако се добави голямо количество оксид наведнъж, а не постепенно, тогава може да се получи експлозия. Серният триоксид се разтваря добре в концентрирана сярна киселина, за да образува олеум. Съдържанието на SO3 в олеума достига 60%. Това сярно съединение се характеризира с всички свойства

Висши и нисши оксиди на сярата

Серите са група химични съединения с формула SO3 + x, където x може да бъде 0 или 1. Мономерният оксид SO4 съдържа пероксо група (O-O) и се характеризира, подобно на оксида SO3, със степента на окисление на сярата +6 . Този серен оксид може да се получи при ниски температури (под 78 K) чрез реакция на SO3 и/или чрез фотолиза на SO3, смесен с озон.

Нисшите серни оксиди са група химични съединения, които включват:

SO (серен оксид и неговия димер S2O2);
серни монооксиди SnO (са циклични съединения, състоящи се от пръстени, образувани от серни атоми, докато n може да бъде от 5 до 10);
S7O2;
полимерни оксиди на сярата.

Интересът към ниските серни оксиди се е увеличил. Това се дължи на необходимостта от изследване на тяхното съдържание в земната и извънземната атмосфера.

Степента на окисление +4 за сярата е доста стабилна и се проявява в SHal 4 тетрахалогениди, SOHal 2 оксодихалиди, SO 2 диоксид и съответните им аниони. Ще се запознаем със свойствата на серния диоксид и сярната киселина.

1.11.1. Серен оксид (IV) Структурата на молекулата so2

Структурата на молекулата SO 2 е подобна на структурата на молекулата на озона. Серният атом е в състояние на sp 2 хибридизация, формата на орбиталите е правилен триъгълник, формата на молекулата е ъглова. Серният атом има неподелена електронна двойка. Дължината на S-O връзката е 0,143 nm, ъгълът на връзката е 119,5°.

Структурата съответства на следните резонансни структури:

За разлика от озона, множествеността на връзката S–O е 2, т.е. първата резонансна структура има основен принос. Молекулата се характеризира с висока термична стабилност.

Физически свойства

При нормални условия серният диоксид или серният двуокис е безцветен газ с остър задушлив мирис, точка на топене -75 °C, точка на кипене -10 °C. Да се разтвори добре във вода, при 20 ° C в 1 обем вода се разтварят 40 обема серен диоксид. Токсичен газ.

Химични свойства на серен оксид (IV)

Серният диоксид е силно реактивен. Серният диоксид е киселинен оксид. Той е доста разтворим във вода с образуване на хидрати. Той също така частично взаимодейства с вода, образувайки слаба сярна киселина, която не е изолирана индивидуално:

SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3 \u003d H + + HSO 3 - \u003d 2H + + SO 3 2-.

В резултат на дисоциацията се образуват протони, така че разтворът има кисела среда.

Когато газът серен диоксид преминава през разтвор на натриев хидроксид, се образува натриев сулфит. Натриевият сулфит реагира с излишния серен диоксид, за да образува натриев хидросулфит:

2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;

Na 2 SO 3 + SO 2 \u003d 2NaHSO 3.

Серният диоксид се характеризира с редокс двойственост, например той, показвайки редуциращи свойства, обезцветява бромната вода:

SO 2 + Br 2 + 2H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 2HBr

и разтвор на калиев перманганат:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O \u003d 2KНSO 4 + 2MnSO 4 + H 2 SO 4.

окислен от кислород до серен анхидрид:

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3.

Той проявява окислителни свойства при взаимодействие със силни редуциращи агенти, например:

SO 2 + 2CO \u003d S + 2CO 2 (при 500 ° C, в присъствието на Al 2 O 3);

SO 2 + 2H 2 \u003d S + 2H 2 O.

Производство на серен оксид (IV)

Изгаряне на сяра във въздуха

S + O 2 \u003d SO 2.

Окисление на сулфиди

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

Действието на силни киселини върху метални сулфити

Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 \u003d 2NaHSO 4 + H 2 O + SO 2.

1.11.2. Сярна киселина и нейните соли

Когато серен диоксид се разтваря във вода, се образува слаба сярна киселина, по-голямата част от разтворения SO 2 е под формата на хидратирана форма на SO 2 H 2 O, кристален хидрат също се освобождава при охлаждане, само малка част от молекулите на сярната киселина се дисоциират на сулфитни и хидросулфитни йони. В свободно състояние киселината не е изолирана.

Като двуосновен, той образува два вида соли: средни - сулфити и кисели - хидросулфити. Само сулфити на алкални метали и хидросулфити на алкални и алкалоземни метали се разтварят във вода.

В тази статия ще намерите информация за това какво е серен оксид. Ще бъдат разгледани неговите основни свойства от химическо и физическо естество, съществуващи форми, методи за тяхното получаване и разлики помежду си. Също така ще бъдат споменати областите на приложение и биологичната роля на този оксид в различните му форми.

Какво е вещество

Серният оксид е съединение от прости вещества, сяра и кислород. Има три форми на серни оксиди, които се различават една от друга по степента на проявена валентност S, а именно: SO (моноксид, серен оксид), SO 2 (серен диоксид или серен диоксид) и SO 3 (серен триоксид или анхидрид). Всички изброени варианти на серни оксиди имат подобни химични и физични характеристики.

Обща информация за серен оксид

Двувалентният серен оксид или по друг начин серен оксид е неорганично вещество, състоящо се от два прости елемента - сяра и кислород. Формула - SO. При нормални условия той е безцветен газ, но с остра и специфична миризма. Реагира с воден разтвор. Доста рядко съединение в земната атмосфера. Той е нестабилен към влиянието на температурите, съществува в димерна форма - S 2 O 2. Понякога той е способен, взаимодействайки с кислорода, в резултат на реакцията да образува серен диоксид. Солта не се образува.

Серен оксид (2) обикновено се получава чрез изгаряне на сяра или разлагане на нейния анхидрид:

2S2+O2 = 2SO;
2SO2 = 2SO+O2.

Веществото се разтваря във вода. В резултат на това серният оксид образува тиосярна киселина:

S 2 O 2 + H 2 O \u003d H 2 S 2 O 3.

Общи данни за киселинния газ

Серният оксид е друга форма на серни оксиди с химична формула SO 2 . Има неприятна специфична миризма и няма цвят. Когато е подложен на натиск, той може да се запали при стайна температура. Когато се разтвори във вода, образува нестабилна сярна киселина. Може да се разтваря в разтвори на етанол и сярна киселина. Той е компонент на вулканичния газ.

В промишлеността се получава чрез изгаряне на сяра или изпичане на нейните сулфиди:

2FeS 2 + 5O 2 \u003d 2FeO + 4SO 2.

В лабораториите, като правило, SO 2 се получава с помощта на сулфити и хидросулфити, излагайки ги на силна киселина, както и на действието на метали с ниска степен на активност, концентрирана H 2 SO 4 .

Подобно на други серни оксиди, SO 2 е киселинен оксид. Взаимодействайки с алкали, образувайки различни сулфити, той реагира с вода, създавайки сярна киселина.

SO 2 е изключително активен и това ясно се изразява в редуциращите му свойства, при което степента на окисление на серния оксид се повишава. Може да проявява окислителни свойства, когато е атакуван от силен редуциращ агент. Последната характеристика се използва за производството на хипофосфорна киселина или за отделянето на S от газовете на металургичното поле.

Серният оксид (4) се използва широко от хората за производство на сярна киселина или нейните соли - това е основната му област на приложение. Освен това той участва в процесите на винопроизводство и действа там като консервант (E220), понякога мариновани зеленчукови складове и складове, тъй като унищожава микроорганизмите. Материали, които не могат да бъдат избелени с хлор, се третират със серен оксид.

SO 2 е доста токсично съединение. Типичните симптоми, показващи отравяне с него, са кашлица, поява на проблеми с дишането, обикновено под формата на хрема, дрезгав глас, поява на необичаен послевкус и дращене в гърлото. Вдишването на такъв газ може да причини задушаване, нарушена говорна способност на индивида, повръщане, затруднено преглъщане, както и остър белодробен оток. Максимално допустимата концентрация на това вещество в работното помещение е 10 mg/m 3 . Различните хора обаче могат да имат различна чувствителност към серен диоксид.

Обща информация за серен анхидрид

Серният газ или, както се нарича, серен анхидрид, е най-високият серен оксид с химична формула SO 3 . Течност със задушлива миризма, силно летлива при стандартни условия. Способен да се втвърдява, образувайки смеси от кристален тип от неговите твърди модификации при температури от 16,9 ° C и по-ниски.

Подробен анализ на висшия оксид

Когато SO 2 се окислява с въздух под въздействието на високи температури, необходимо условие е наличието на катализатор, например V 2 O 5, Fe 2 O 3, NaVO 3 или Pt.

Термично разлагане на сулфати или взаимодействие на озон и SO 2:

Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3;
SO 2 + O 3 \u003d SO 3 + O 2.

Окисляване на SO 2 с NO 2:

SO 2 + NO 2 \u003d SO 3 + NO.

Физическите качествени характеристики включват: наличие на плоска структура, тригонален тип и D 3 h симетрия в газово състояние, по време на прехода от газ към кристал или течност образува тример с цикличен характер и зигзагообразна верига, има ковалентна полярна връзка.

В твърда форма SO 3 се среща в алфа, бета, гама и сигма форми и съответно има различна точка на топене, степен на полимеризация и разнообразие от кристални форми. Съществуването на такъв брой видове SO 3 се дължи на образуването на връзки от донорно-акцепторен тип.

Свойствата на серния анхидрид включват много от неговите качества, основните от които са:

Способност за взаимодействие с основи и оксиди:

2KHO + SO 3 \u003d K 2 SO 4 + H 2 O;
CaO + SO 3 \u003d CaSO 4.

Висшият серен оксид SO 3 има достатъчно висока активност и създава сярна киселина чрез взаимодействие с вода:

SO 3 + H 2 O \u003d H2SO 4.

Той влиза в реакции с хлороводород и образува хлоросулфатна киселина:

SO 3 + HCl \u003d HSO 3 Cl.

Серният оксид се характеризира с проявата на силни окислителни свойства.

Серният анхидрид намира своето приложение в производството на сярна киселина. Малко количество от него се отделя в околната среда при използването на серни пулове. SO 3, образувайки сярна киселина след взаимодействие с влажна повърхност, унищожава различни опасни организми, като гъбички.

Обобщаване

Серният оксид може да бъде в различни състояния на агрегиране, вариращи от течна до твърда форма. Той е рядък в природата и има доста начини за получаването му в индустрията, както и области, където може да се използва. Самият оксид има три форми, в които проявява различна степен на валентност. Може да бъде много токсичен и да причини сериозни здравословни проблеми.