- Szerkezet
- Elnevezéstan
- Fizikai tulajdonságok
- Fizikai állapot
- Molekuláris tömeg
- Olvadáspont
- Hármas pont
- Forráspont
- Sűrűség
- Gőznyomás
- Stabilitás
- Kémiai tulajdonságok
- beszerzése
- Alkalmazások
- Olaj előállításakor
- Szulfonálás során kémiai reakciókban
- Fémek kinyerésében
- Különböző célokra
- kockázatok
- Az egészségre
- Tűz vagy robbanás hatására
- Környezeti hatás
- Irodalom
A kén-trioxid egy szervetlen vegyület, amelyet kénatom (S) és 3 oxigénatom (O) egysége alkot. Molekuláris képlete SO 3. Szobahőmérsékleten az SO 3 olyan folyadék, amely gázokat szabadít fel a levegőbe.
A gáznemű SO 3 szerkezete sík és szimmetrikus. Mindhárom oxigén egyenletesen helyezkedik el a kén körül. Az SO 3 hevesen reagál a vízzel. A reakció exoterm, ami azt jelenti, hogy hő képződik, más szóval nagyon melegszik.
Kén-trioxid molekula SO 3. Szerző: Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
Amikor a folyékony SO 3 lehűl, szilárd anyaggá válik, amelynek háromféle szerkezetű lehet: alfa, béta és gamma. A legstabilabb az alfa, rétegek formájában, amelyek hálózatot alkotnak.
A gáznemű kén-trioxidot füstölgő kénsav előállítására használják, amelyet oleumnak is neveznek, mivel olajhoz vagy olajos anyaghoz hasonlítanak. Egy másik annak fontos alkalmazások a szulfonálásával szerves vegyületek, azaz a hozzáadása -SO 3 - csoportok nekik. Így hasznos vegyi anyagokat, például detergenseket, színezékeket, peszticideket lehet előállítani, többek között.
A SO 3 nagyon veszélyes, súlyos égési sérüléseket, a szem és a bőr károsodását okozhatja. Nem szabad belélegezni vagy lenyelni, mert belső égési sérülések, a szájban, a nyelőcsőben, a gyomorban stb. Okozhat halált.
Ezen okok miatt nagyon óvatosan kell kezelni. Soha ne érintkezzen vízzel vagy éghető anyagokkal, például fa, papír, szövetek stb., Mivel tüzet okozhat. Robbanásveszély miatt sem szabad megsemmisíteni, sem a csatornába engedni.
Az ipari folyamatok során keletkező gáz-halmazállapotú SO 3 -ot nem szabad a környezetbe engedni, mivel az egyik a felelős a savas esőkért, amely a világ nagy erdőterületeit már megsértette.
Szerkezet
A molekula kén-trioxid SO 3 gázállapotban egy háromszög sík struktúrát.
Ez azt jelenti, hogy a kén és a három oxigén ugyanabban a síkban vannak. Ezenkívül az oxigének és az összes elektron eloszlása szimmetrikus.
Lewis rezonanciaszerkezetek. Az elektronok egyenletesen oszlanak el a SO 3-ban. Szerző: Marilú Stea.
Szilárd állapotban az SO 3 szerkezetének három típusa ismert: alfa (α-SO 3), béta (β-SO 3) és gamma (γ-SO 3).
A gamma γ-SO 3 formában tartalmaz ciklikus trimerjei, azaz három egység SO 3 együttesen egy olyan ciklusos vagy gyűrű alakú molekula.
Gamma típusú szilárd kén-trioxid gyűrű alakú molekula. Szerző: Marilú Stea.
A béta β-SO 3 fázisú végtelen helikális láncait tetraéderek a készítmény SO 4 összekapcsolva.
A béta-típusú szilárd kén-trioxid láncának felépítése. Szerző: Marilú Stea.
A legstabilabb forma az alfa-α-SO 3, hasonlóan a béta-hoz, de réteges szerkezettel, a láncok összekapcsolva, hogy hálózatot képezzenek.
Elnevezéstan
-Kén-trioxid
-Kénsav-anhidrid
-Kén-oxid
-SO 3 gamma, γ-SO 3
-SO 3 béta, β-SO 3
-SO 3 alfa, α-SO 3
Fizikai tulajdonságok
Fizikai állapot
Szobahőmérsékleten (kb. 25 ° C) és légköri nyomáson az SO 3 színtelen folyadék, amely füstöt bocsát ki a levegőbe.
Amikor folyékony SO 3 tiszta 25 ° C-on ez a keveréke a monomer SO 3 (egyetlen molekula) és trimer (3 csatlakozott molekulák) általános képletű S 3 O 9, más néven SO 3 gamma γ-SO 3.
A hőmérséklet csökkentésekor, ha az SO 3 tiszta, amikor eléri a 16,86 ºC-t, akkor megszilárdul vagy fagyos γ-SO 3-ra, más néven „SO 3 jég ”.
Ha kis mennyiségű nedvességet (még nyomokat vagy rendkívül kis mennyiségeket is) tartalmaz, az SO 3 polimerizálódik béta-β-SO 3 formává, amely selymes fényű kristályokat képez.
Ezután további kötések képződnek, amelyek alfa-a-SO 3 szerkezetet generálnak, amely tű alakú kristályos szilárd anyag, amely azbesztre vagy azbesztre hasonlít.
Amikor az alfa és a béta összeolvad, gamma képződik.
Molekuláris tömeg
80,07 g / mol
Olvadáspont
SO 3 gamma = 16,86 ° C
Hármas pont
Ez a hőmérséklet, amelyen a három fizikai állapot jelen van: szilárd, folyékony és gáz. Alfa-formában a hármas pont 62,2 ºC-on, béta esetén pedig 32,5 ºC-on van.
Az alfa-forma melegítése nagyobb hajlammal szublimálódik, mint megolvad. A szublimálódás azt jelenti, hogy a szilárd anyagból közvetlenül a gáznemű állapotba kerül, anélkül, hogy áthatolna a folyékony állapotba.
Forráspont
Az összes SO 3 formája 44,8ºC-on forr.
Sűrűség
Folyékony SO 3 (gamma) sűrűsége 1,9225 g / cm 3 20 ° C.
A gáznemű SO 3 sűrűsége 2,76 a levegőhöz viszonyítva (levegő = 1), ami azt jelzi, hogy nehezebb a levegőnél.
Gőznyomás
SO 3- alfa = 73 mm Hg, 25 ° C-on
SO 3 béta = 344 Hgmm 25 ° C-on
SO 3 gamma = 433 Hgmm 25 ° C-on
Ez azt jelenti, hogy a gamma forma könnyebben elpárolog, mint a béta és a béta, mint az alfa.
Stabilitás
Az alfa forma a legstabilabb szerkezet, a többi metastabil, azaz kevésbé stabil.
Kémiai tulajdonságok
SO 3 vízzel heves reakcióba lép, így a kénsav H 2 SO 4. Reakciók során sok hő képződik, így a vízgőz gyorsan kiszabadul a keverékből.
Levegőnek való kitettség esetén az SO 3 gyorsan felszívja a nedvességet, sűrű gőzöket kibocsátva.
Nagyon erős dehidrálószer, ez azt jelenti, hogy könnyen eltávolítja a vizet más anyagoktól.
Kén SO 3 affinitással rendelkezik szabad elektronok (azaz, az elektronok, amelyek nem egy két atom közötti kötést), így hajlamos arra, hogy komplexeket képeznek a vegyületeket, amelyek őket, mint például piridin, trimetil-amin vagy a dioxán.
Komplex a kén-trioxid és a piridin között. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
Komplexek kialakításával a kén „kölcsön vesz” elektronokat a másik vegyülettől, hogy kitöltse hiányát. Ezekben a komplexekben továbbra is rendelkezésre áll kén-trioxid, amelyeket kémiai reakciókban használnak az SO 3 szállítására.
Ez egy erős szulfonáló reagens a szerves vegyületekhez, ami azt jelenti, hogy arra használják, hogy könnyen molekulákhoz adjon egy -SO 3 csoportot.
Könnyen reagál sok fémek oxidjával, és ezeknek a fémeknek a szulfátját képezi.
Maró hatású a fémekre, az állati és növényi szövetekre.
Az SO 3 többféle okból nehéz kezelni: (1) forráspontja viszonylag alacsony, (2) hajlamos 30 ° C alatti hőmérsékleten szilárd polimerek képződésére, és (3) nagy reakcióképességgel rendelkezik majdnem minden szerves anyagok és víz.
Robbanásveszélyesen polimerizálódhat, ha nem tartalmaz stabilizátort és nedvesség van jelen. Stabilizátorokként dimetil-szulfátot vagy bór-oxidot használunk.
beszerzése
Úgy kapjuk meg, a reakciót 400 ° C-on kén-dioxid-SO 2, és a molekuláris oxigén O 2. A reakció azonban nagyon lassú, és katalizátorokra van szükség a reakció sebességének növeléséhez.
2 SO 2 + O 2 ⇔ 2 SO 3
A vegyületek között, amelyek gyorsítják a reakcióhoz a fém platina Pt, vanádium-pentoxid V 2 O 5, vas-oxid Fe 2 O 3 és NO nitrogén-oxid.
Alkalmazások
Olaj előállításakor
Az egyik fő alkalmazás az olaj vagy füstölgő kénsav előállítása, azaz úgynevezett, mert szabad szemmel látható gőzöket bocsát ki. Ahhoz, hogy ez, SO 3 felszívódik tömény kénsavban H 2 SO 4.
Olaj vagy füstölgő kénsav. Láthatja, hogy a fehér füst jön ki a palackból. W. Oelen. Forrás: Wikimedia Commons.
Ezt speciális rozsdamentes acél tornyokban végzik, ahol a koncentrált kénsav (amely folyékony) csökken és a gáznemű SO 3 felmegy.
A folyadék és a gáz érintkezésbe kerülnek és összekapcsolódnak, és olajat képeznek, amely olajos megjelenésű folyadék. Ez egy keverékét H 2 SO 4 és SO 3, de ez is molekulák diszulfátot H 2 S 2 O 7 és trisulfuric sav H 2 S 3 O 10.
Szulfonálás során kémiai reakciókban
A szulfonálás kulcsfontosságú folyamat nagyméretű ipari alkalmazásokban mosószerek, felületaktív anyagok, színezékek, peszticidek és gyógyszerek gyártására.
SO 3 szolgál szulfonálószerként előkészítése szulfonált olajokat és alkil-aril-szulfonált mosószer, sok más vegyület. Az alábbiakban bemutatjuk egy aromás vegyület szulfonációs reakcióját:
ArH + SO 3 → ArSO 3 H
A benzol szulfonálása SO 3- tal. Pedro8410. Forrás: Wikimedia Commons.
A szulfonálási reakciók, óleummal vagy SO 3 lehet használni formájában komplexvegyületei piridinnel vagy trimetil-amin, többek között.
Fémek kinyerésében
Az SO 3 -gázt az ásványi anyagok kezelésében használják. A fémek egyszerű oxidjait sokkal oldódóbb szulfátokká alakíthatják, ha azokat viszonylag alacsony hőmérsékleten SO 3- dal kezelik.
A szulfid ásványok, például a pirit (vas-szulfid), a kalkozin (réz-szulfid) és az Millerit (nikkel-szulfid) a leghatékonyabb források a színesfém, így az SO 3-os kezelés lehetővé teszi ezeknek a fémeknek a könnyű előállítását. és olcsón.
Vas, nikkel és réz szulfidok reagálnak SO 3 gáz még szobahőmérsékleten is, alkotó a megfelelő szulfátok, amelyek nagyon jól oldódnak, és vethetjük alá más folyamatok, hogy megkapjuk a tiszta fém.
Különböző célokra
SO 3 előállításához használt klór-kénsav, más néven klórszulfonsav HSO 3 Cl.
A kén-trioxid nagyon erős oxidálószer, amelyet robbanóanyagok gyártásánál használnak.
kockázatok
Az egészségre
Az SO 3 minden szempontból rendkívül mérgező vegyület, azaz belélegzés, lenyelés és a bőrrel való érintkezés során.
Irritáló és korrodáló nyálkahártyák. Bőr- és szemégőt okoz. Gőzei belélegezve nagyon mérgezőek. Belső égési sérülések, légszomj, mellkasi fájdalom és tüdőödéma fordul elő.
A kén-trioxid SO3 nagyon maró és veszélyes. Szerző: OpenIcons. Forrás: Pixabay.
Mérgező. Lenyelése súlyos égési sérüléseket okoz a szájban, a nyelőcsőben és a gyomorban. Ezenkívül feltételezzük, hogy rákkeltő anyag.
Tűz vagy robbanás hatására
Tűzveszélyt jelent, ha érintkezésbe kerülnek szerves eredetű anyagokkal, mint például fa, szálak, papír, olaj, pamut, különösen, ha nedvesek.
Fennáll annak a veszélye is, ha bázisokkal vagy redukáló szerekkel érintkezik. Robbanásveszélyesen kombinálódik a vízzel, kénsavat képezve.
Fémekkel érintkezve hidrogéngázt képezhet, amely H 2 nagyon tűzveszélyes.
Kerülni kell az üvegedényekben történő hevítést, hogy elkerüljük a tartály esetleges erőszakos repedését.
Környezeti hatás
Az SO 3 az egyik legfontosabb szennyező anyagnak számít a Föld légkörében. Ez annak köszönhető, hogy szerepet kialakulását aeroszolok és hozzájárulása a savas eső (képződése miatt kénsav H 2 SO 4).
Savas esők által sújtott erdők a Cseh Köztársaságban. Lovecz. Forrás: Wikimedia Commons.
SO 3 képződik a légkörben az oxidációs kén-dioxid SO 2. Amikor SO 3 kialakítva, hogy gyorsan reagál a vízzel, így a kénsav H 2 SO 4. A legfrissebb tanulmányok szerint vannak más mechanizmusok az SO 3 átalakulására a légkörben, de a légkörben lévő nagy mennyiségű víz miatt még mindig sokkal valószínűbbnek tartják, hogy az SO 3 főleg H 2 SO 4 -vé alakuljon.
A SO 3 gázt vagy az azt tartalmazó gáznemű ipari hulladékot nem szabad a légkörbe engedni, mert veszélyes szennyező anyag. Ez egy igen nagymértékben reakcióképes gáz, és, mint már említettük, a nedvesség jelenlétében a levegőben, SO 3 csap át kénsav H 2 SO 4. Ezért a levegőben az SO 3 kénsav formájában marad fenn, kis cseppek vagy aeroszolok formájában.
Ha a kénsav cseppek az emberek vagy állatok légzőrendszerébe kerülnek, akkor gyorsan növekednek méretükben az ott levő nedvesség miatt, így esélyük van arra, hogy behatoljanak a tüdőbe. Az egyik mechanizmus, amellyel a savköd H 2 SO 4 (azaz SO 3) képes erős toxicitása van, mert megváltoztatja az extracelluláris és intracelluláris pH az élő szervezetek (növények, állatok és emberek).
Egyes kutatók szerint Japán területén az SO 3 köd okozza az asztmák számának növekedését. Az SO 3 köd nagyon korrozív hatást gyakorol a fémekre, így az emberek által épített fémszerkezetek, például egyes hidak és épületek súlyosan sérülhetnek.
A folyékony SO 3- t nem szabad a szennyvízcsatornába vagy a csatornába engedni. Csatornába öntve tűz- vagy robbanásveszélyt okozhat. Véletlen kiömlés esetén ne irányítson vízáramot a termékhez. Soha ne szívja fel fűrészporba vagy más éghető abszorbensbe, mivel tüzet okozhat.
Száraz homokban, szárazföldben vagy más teljesen száraz, közömbös abszorbensben kell felszívódnia. A SO 3 nem szabad a környezetbe engedni, és soha nem szabad érintkezésbe kerülni azzal. A vizforrásoktól távol kell tartani, mivel ez kénsavat eredményez, amely káros a vízi és szárazföldi szervezetekre.
Irodalom
- Sarkar, S. et al. (2019). Az ammónia és a víz hatása a kén-trioxid végzetére a troposzférában: A kénsav és kénsav képződési útjai elméleti vizsgálata. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Helyreállítva az ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
- Muller, TL (2006). Kénsav és kén-trioxid. Kirk-Othmer kémiai technológia enciklopédia. 23. kötet. Helyreállítva az onlinelibrary.wiley.com webhelyről.
- Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Kén-trioxid. Helyreállítva a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
- Kikuchi, R. (2001). A kén-trioxid-kibocsátás környezetgazdálkodása: az SO 3 hatása az emberi egészségre. Environmental Management (2001) 27: 837. Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
- Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
- Ismail, MI (1979). Fémek extrahálása szulfidokból kén-trioxiddal fluidizált ágyban. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Helyreállítva az onlinelibrary.wiley.com webhelyről.