SÜLFÜR TRIOKSIT (SO3): YAPISI, ÖZELLIKLERI, RISKLERI, KULLANIMLARI - KIMYA - 2024

Kükürt trioksit , bir kükürt atomu (S) veya 3 oksijen atomu (O) birleşmesinden oluşan bir inorganik bileşiktir. Moleküler formülü, SO ₃ . Oda sıcaklığında SO ₃ , havaya gaz salan bir sıvıdır.

Gaz halindeki SO _3'ün yapısı düz ve simetriktir. Üç oksijen de kükürt çevresinde eşit olarak bulunur. SO ₃ , su ile şiddetli reaksiyona girer. Reaksiyon ekzotermiktir, yani ısı üretilir, yani çok ısınır.

Sülfür trioksit molekülü SO ₃ . Yazar: Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

Tüm sıvı SO ₃ alfa, beta, ve gama: soğur, bu yapının üç türleri olabilir bir katı haline gelir. En kararlı olanı, bir ağ oluşturmak için birleştirilmiş katmanlar şeklindeki alfa'dır.

Gaz halindeki sülfür trioksit, yağa veya yağlı maddelere benzerliğinden dolayı oleum olarak da adlandırılan dumanlı sülfürik asit hazırlamak için kullanılır. Önemli uygulamalarından bir diğeri de organik bileşiklerin sülfonatlanması, yani bunlara -SO ₃ - gruplarının eklenmesidir. Böylece, diğerleri arasında deterjanlar, renklendiriciler, pestisitler gibi faydalı kimyasallar hazırlanabilir.

SO ₃ çok tehlikelidir, ciddi yanıklara, gözlere ve cilde zarar verebilir. İç yanıklar, ağızda, yemek borusu, mide vb. Nedenlerle ölüme neden olabileceğinden solunmamalı veya yutulmamalıdır.

Bu nedenlerle, büyük bir dikkatle ele alınmalıdır. Yangın çıkabileceğinden su veya tahta, kağıt, kumaş vb. Yanıcı maddelerle asla temas etmemelidir. Patlama tehlikesi nedeniyle atılmamalı ve kanalizasyona girmemelidir.

Dünyada zaten geniş orman alanlarına zarar veren asit yağmurlarından sorumlu olanlardan biri olduğu için endüstriyel süreçlerde oluşan gaz halindeki SO ₃ çevreye salınmamalıdır.

yapı

Kükürt trioksit SO molekül ₃ gaz halde bir üçgen, düzlemsel bir yapıya sahiptir.

Bu, hem sülfürün hem de üç oksijenin aynı düzlemde olduğu anlamına gelir. Ayrıca, oksijenlerin ve tüm elektronların dağılımı simetriktir.

Lewis rezonans yapıları. Elektronlar SO _3'te eşit olarak dağıtılır . Yazar: Marilú Stea.

Katı halde, üç tip SO3 yapısı _{bilinmektedir} : alfa (α-SO ₃ ), beta (β-SO ₃ ) ve gama (γ-SO ₃ ).

Y γ-SO _{3 formu} siklik trimerler, SO üç birimini içeren ₃ birlikte bir siklik ya da halka biçimli bir molekül oluşturur.

Gama tipi katı kükürt trioksit halka şeklindeki molekül. Yazar: Marilú Stea.

Beta β-SO ₃ fazlı bileşimin SO tetrahedra sonsuz sarmal zincirlerine sahiptir ₄ birbirine bağlı.

Beta tipi katı kükürt trioksit zincirinin yapısı. Yazar: Marilú Stea.

En stabil form a α-SO ₃ bir ağ oluşturmak üzere bir araya zincirleri ile beta benzeyen fakat bir tabakalı yapı ile,.

terminoloji

-Kükürt trioksit

-Sülfürik anhidrit

-Sülfürik oksit

-SO ₃ gama, γ-SO ₃

-SO ₃ beta, β-SO ₃

-SO ₃ alfa, α-SO ₃

Fiziki ozellikleri

Fiziksel durum

Oda sıcaklığında (yaklaşık 25 ºC) ve atmosferik basınçta SO ₃ , havaya duman yayan renksiz bir sıvıdır.

Tüm sıvı SO ₃ 25 ° C'de saf onun bir karışımıdır monomerik SO ₃ , formül (tek bir molekül) ve trimerik (3 birleştirilmiş moleküller) S ₃ O ₉ da sözde, ₃ y γ-SO _{, 3} .

Sıcaklığı düşürürken, SO ₃ 16.86 ºC'ye ulaştığında safsa, katılaşır veya γ-SO _3'e donar , buna "SO ₃ buz " da denir .

Bu nem, az miktarda (hatta izleri ya da son derece az miktarda), SO içeriyorsa ₃ beta β-SO için polimerize ₃ olan bir ipeksi bir parlaklık ile form kristalleri formunda.

Daha sonra , asbest veya asbeste benzeyen iğne şeklinde kristal bir katı olan alfa α-S03 _yapısını oluşturan daha fazla bağ oluşur .

Alfa ve beta birleştiğinde gama oluştururlar.

Moleküler ağırlık

80.07 g / mol

Erime noktası

SO ₃ gama = 16.86ºC

Üçlü nokta

Üç fiziksel durumun mevcut olduğu sıcaklıktır: katı, sıvı ve gaz. Alfa formunda üçlü nokta 62,2 C'de ve betada 32,5 C'de.

Alfa formunu ısıtmak, erimekten daha fazla süblimleşme eğilimindedir. Süblimasyon, sıvı halden geçmeden doğrudan katıdan gaz haline geçmek demektir.

Kaynama noktası

Tüm SO ₃ formları 44.8ºC'de kaynar.

Yoğunluk

Sıvı SO ₃ (gama), 20 ºC'de 1.9225 g / cm ³ yoğunluğa sahiptir .

Gaz SO ₃ havadan daha ağır olduğunu gösterir hava (hava = 1) için 2.76 akrabası arasında bir yoğunluğa sahiptir.

Buhar basıncı

SO ₃ alfa = 25 mmC'de 73 mm Hg

SO ₃ beta = 344 mm Hg, 25 HC'de

SO ₃ gama = 253C'de 433 mm Hg

Bu, gama formunun beta ve beta formundan alfa formuna göre daha kolay buharlaşma eğiliminde olduğu anlamına gelir.

istikrar

Alfa formu en kararlı yapıdır, diğerleri yarı kararlıdır, yani daha az kararlıdırlar.

Kimyasal özellikler

SO ₃ , sülfürik asit H ₂ SO ₄ vermek için su ile kuvvetli reaksiyona girer . Tepkimeye girerken, karışımdan su buharı hızla salınacak şekilde çok fazla ısı üretilir.

Havaya maruz kaldığında SO ₃ nemi hızla emerek yoğun buharlar yayar.

Çok güçlü bir dehidre edici ajandır, yani suyu diğer malzemelerden kolayca uzaklaştırır.

SO Kükürt ₃ (olup, iki atom arasındaki bir bağı olmayan elektron) serbest elektron bu örneğin piridin, trimetilamin ya da dioksan gibi, kendilerine sahip olan bileşikler ile kompleksler oluşturmak üzere eğilimindedir, böylece için bir afiniteye sahiptir.

Kükürt trioksit ve piridin arasındaki kompleks. Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

Kükürt kompleksler oluşturarak, eksikliğini gidermek için diğer bileşikten elektron "ödünç alır". Kimyasal reaksiyonlarda SO ₃ sağlamak için kullanılan bu komplekslerde kükürt trioksit hala mevcuttur .

Organik bileşikler için güçlü bir sülfonatlama reaktifidir, yani moleküllere kolayca bir grup –SO ₃ - eklemek için kullanılır .

Bu metallerin sülfatlarını vermek için birçok metalin oksitleri ile kolayca reaksiyona girer.

Metaller, hayvan ve bitki dokuları için aşındırıcıdır.

SO ₃ , çeşitli nedenlerle kullanılması zor bir malzemedir: (1) kaynama noktası nispeten düşüktür, (2) 30 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda katı polimerler oluşturma eğilimindedir ve (3) hemen hemen her şeye karşı yüksek bir reaktiviteye sahiptir. organik maddeler ve su.

Stabilizatör içermiyorsa ve nem varsa patlayarak polimerize olabilir. Stabilizatör olarak dimetil sülfat veya bor oksit kullanılır.

edinme

400 ºC'de kükürt dioksit SO ₂ ile moleküler oksijen O ₂ arasındaki reaksiyonla elde edilir . Bununla birlikte, reaksiyon çok yavaştır ve reaksiyon hızını arttırmak için katalizörler gerekir.

2 SO ₂ + O ₂ ⇔ 2 SO ₃

Bu reaksiyonu hızlandıran bileşikler arasında platinyum metal Pt, vanadyum pentoksit V, ₂ O ₅ , demir oksit Fe ₂ O ₃ ve nitrik oksit.

Uygulamalar

Oleumun hazırlanmasında

Başlıca uygulamalarından biri, çıplak gözle görülebilen buharları yaydığı için oleum veya dumanlı sülfürik asidin hazırlanmasından oluşur. Bunu elde etmek için, SO ₃ konsantre sülfürik asit H ₂ SO ₄ içinde emilir .

Oleum veya dumanlı sülfürik asit. Şişeden çıkan beyaz dumanı görebilirsiniz. W. Oelen. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bu (sıvıdır), konsantre edilmiş sülfürik asit iner burada paslanmaz çelik bir kulelerinde yapılır ve gaz SO ₃ kadar gider.

Sıvı ve gaz temas edip bir araya gelerek yağlı görünümlü bir sıvı olan oleumu oluşturur. H ₂ SO ₄ ve SO ₃ karışımına sahiptir , ancak aynı zamanda disülfürik asit H ₂ S ₂ O ₇ ve trisülfürik asit H ₂ S ₃ O ₁₀ moleküllerine de sahiptir .

Sülfonasyon kimyasal reaksiyonlarında

Sülfonasyon, deterjanlar, yüzey aktif maddeler, renklendiriciler, pestisitler ve farmasötiklerin üretimi için büyük ölçekli endüstriyel uygulamalarda kilit bir süreçtir.

SO ₃ birçok diğer bileşikler arasında sülfonatlı yağ ve alkil-aril-sülfonatlı deterjanları, hazırlanması için bir sülfone edici madde olarak hizmet vermektedir. Aşağıda aromatik bir bileşiğin sülfonasyon reaksiyonu gösterilmektedir:

ArH + SO ₃ → ArSO ₃ H

Benzenin SO ₃ ile sülfonasyonu . Pedro8410. Kaynak: Wikimedia Commons.

Sülfonasyon reaksiyonları, oleum ya da SO ₃ kullanılabilen piridin ile veya diğerleri arasında trimetilamin, ile kompleksler halinde.

Metallerin çıkarılmasında

Mineral arıtmada SO ₃ gazı kullanılmıştır. Metallerin basit oksitler SO ile muamele etmek suretiyle çok daha fazla çözünür sülfatlar dönüştürülebilir ₃ nispeten düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilir.

Pirit (demir sülfür), kalkosin (bakır sülfür) ve millerit (nikel sülfür) gibi sülfür mineralleri demir içermeyen metallerin en ekonomik kaynaklarıdır, bu nedenle SO ₃ ile işlem bu metallerin kolayca elde edilmesini sağlar. ve düşük maliyetle.

Demir, nikel ve bakır sülfürler SO ile reaksiyona ₃ gazı çok çözünür olan ve saf metal elde edilmesi için başka işlemlere tabi tutulabilir, ilgili sülfatlar, şekillendirme, oda sıcaklığında bile.

Çeşitli kullanımlarda

S03 , klorosülfonik asit HSO ₃ Cl olarak da adlandırılan klorosülfürik asit hazırlamak _için kullanılır .

Sülfür trioksit çok güçlü bir oksitleyicidir ve patlayıcı üretiminde kullanılır.

Riskler

Sağlık için

SO ₃ , inhalasyon, yutma ve deri ile temas tüm yolları ile oldukça toksik bir bileşiktir.

Tahriş edici ve aşındırıcı mukoza zarları. Deri ve göz yanmasına neden olur. Solunduğunda buharları çok zehirlidir. İç yanıklar, nefes darlığı, göğüs ağrısı ve akciğer ödemi oluşur.

Sülfür trioksit SO3 çok aşındırıcı ve tehlikelidir. Yazar: OpenIcons. Kaynak: Pixabay.

Zehirlidir. Yutulması ağız, yemek borusu ve midede ciddi yanıklara neden olur. Ayrıca kanserojen olduğundan şüpheleniliyor.

Ateş veya patlamadan

Diğerlerinin yanı sıra odun, lif, kağıt, yağ, pamuk gibi organik kökenli malzemelerle, özellikle ıslak olmaları halinde temas ettiğinde yangın tehlikesi oluşturur.

Bazlarla veya indirgeyici maddelerle temas etmeniz durumunda da risk vardır. Suyla patlayarak birleşerek sülfürik asit oluşturur.

Metallerle temas , son derece yanıcı olan hidrojen gazı H ₂ üretebilir .

Kabın şiddetli bir şekilde yırtılmasını önlemek için cam kavanozlarda ısıtmaktan kaçınılmalıdır.

Çevresel Etki

SO ₃ , dünya atmosferinde bulunan başlıca kirleticilerden biri olarak kabul edilir. Bunun nedeni aerosollerin oluşumundaki rolü ve asit yağmuruna katkısıdır (sülfürik asit H ₂ SO ₄ oluşumundan dolayı ).

Çek Cumhuriyeti'nde asit yağmurlarından zarar gören orman. Lovecz. Kaynak: Wikimedia Commons.

SO ₃ sülfür dioksit SO oksidasyonuyla atmosferde oluşturulduğu ₂ . Ne zaman _{3 olduğu} kurdu, sülfürik asit, H oluşturmak için su ile hızlı bir şekilde reaksiyona giren ₂ SO ₄ . Son çalışmalara göre, SO transformasyonu için diğer mekanizmalar vardır ₃ atmosferde, fakat bir atmosfer içinde bulunan suyun büyük miktarda, yine de çok daha büyük olasılıkla SO düşünülmektedir ₃ dönüş temel olarak H içine ₂ SO ₄ .

İçerdiği SO ₃ gazı veya gazlı endüstriyel atıklar, tehlikeli bir kirletici olduğundan atmosfere atılmamalıdır. Oldukça reaktif bir gazdır ve yukarıda bahsedildiği gibi havadaki nem varlığında SO ₃ sülfürik asit H ₂ SO _4'e dönüşür . Bu nedenle, hava içinde, SO ₃ sülfürik asit biçiminde devam ederse, küçük damlalar ya da aerosoller oluşturulması.

Sülfürik asit damlacıkları insanların veya hayvanların solunum yollarına girerse, orada bulunan nem nedeniyle hızla büyürler ve böylece akciğerlere nüfuz etme şansları olur. H asit sisi hangi mekanizmalardan biri ₂ SO ₄ (olduğundan, SO ₃ bu organizmalar (bitkiler, hayvanlar ve insanlar) canlı hücre dışı ve hücre içi pH değişiklikleri için) güçlü bir toksik etki üretebilir.

Bazı araştırmacılara göre, SO ₃ sisi Japonya'nın bir bölgesinde astım hastalarının artmasının sebebidir. SO ₃ sis metallere karşı çok aşındırıcı bir etkiye sahiptir, bu nedenle insanlar tarafından inşa edilen bazı köprüler ve binalar gibi metal yapılar ciddi şekilde etkilenebilir.

Sıvı SO ₃ , kanalizasyon kanallarına veya kanalizasyona atılmamalıdır. Kanalizasyona dökülürse yangın veya patlama tehlikesi yaratabilir. Kazara dökülürse, ürüne su akışı tutmayın. Yangınlara neden olabileceğinden asla talaş veya diğer yanıcı emici maddeler tarafından emilmemelidir.

Kuru kum, kuru toprak veya diğer tamamen kuru inert emici maddelerle emilmelidir. SO ₃ çevreye salınmamalı ve onunla temas etmesine asla izin verilmemelidir. Sucul ve karasal organizmalara zararlı sülfürik asit ürettiği için su kaynaklarından uzak tutulmalıdır.

Referanslar

1. Sarkar, S. vd. (2019). Troposferde Amonyak ve Suyun Kükürt Trioksitin Kaderine Etkisi: Sülfamik Asit ve Sülfürik Asit Oluşum Yollarının Teorik Olarak İncelenmesi. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Ncbi.nlm.nih.gov'dan kurtarıldı.
2. Muller, TL (2006). Sülfürik asit ve sülfür trioksit. Kirk-Othmer Kimyasal Teknoloji Ansiklopedisi. Cilt 23. onlinelibrary.wiley.com'dan kurtarıldı.
3. ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi. (2019). Sülfür trioksit. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov'dan kurtarıldı.
4. Kikuchi, R. (2001). Sülfür Trioksit Emisyonunun Çevresel Yönetimi: SO _3'ün İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkisi . Çevre Yönetimi (2001) 27: 837. link.springer.com'dan kurtarıldı.
5. Cotton, F. Albert ve Wilkinson, Geoffrey. (1980). İleri İnorganik Kimya. Dördüncü baskı. John Wiley & Sons.
6. İsmail, MI (1979). Akışkan Yatakta Sülfür Trioksit Kullanılarak Metallerin Sülfürlerden Çıkarılması. J. Chem .. Tech Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Onlinelibrary.wiley.com'dan kurtarıldı.