Sēra trioksīds

Sēra trioksīds
Sēra trioksīda struktūrformula un molekulas modelis Sēra trioksīda kristāli ampulā
Citi nosaukumi	sēra(VI) oksīds, sērskābes anhidrīds
CAS numurs	7446-11-9
Ķīmiskā formula	SO3
Molmasa	80,06 g/mol
Blīvums	šķidram SO3 1920 kg/m3
Kušanas temperatūra	16,8 °C
Viršanas temperatūra	44,8 °C
Šķīdība ūdenī	reaģē

Sēra trioksīds jeb sēra(VI) oksīds (SO₃) ir tipisks skābes veidojošais oksīds, kurā sēram ir augstākā oksidēšanas pakāpe +6. Ja kondensējas gāzveida SO₃, rodas gaistošs šķidrums, kas sastāv galvenokārt no sēra trioksīda trimēra. To atdzesējot, trimērs sacietē par ledum līdzīgu masu, ko sauc par SO₃ ledusveida modifikāciju jeb γ-SO₃. Uzglabājot gamma modifikācija pamazām pārvēršas par alfa modifikāciju (α-SO₃), kas līdzīga azbestam. Azbestveida modifikācija sastāv no dažāda garuma polimēru ķēdēm un tai nenoteiktā sastāva dēļ nav stingri noteiktas kušanas temperatūras (stingri ņemot, tas vairs nav sēra trioksīds, jo ķēžu gali noslēdzas ar hidroksilgrupām).

Sēra trioksīdu var uzskatīt par sērskābes anhidrīdu.

Molekulas uzbūve

Gamma-SO₃ struktūrformula (trimērs)

Sēra trioksīda molekulai ir plakana, trīsstūrveida forma ar sēra atomu centrā (sērs atrodas sp² hibridizācijas stāvoklī). SO₃ ir nepolāra molekula, jo ir pilnīgi simetriska. Atsevišķas molekulas eksistē tikai tvaika fāzē, bet šķidrā un cietā stāvoklī sēra trioksīds polimerizējas - šādos polimēros (piemēram, gredzenveida trimērā (SO₃)₃ vai lineārā zigzagveida polimērā (SO₃)_∞) sēra atomi ir sp³ hibridizācijas stāvoklī, kas tiem visvairāk raksturīgs. Šajā stāvoklī sērs veido 4 sigma saites, kas izvietojas tetraedra veidā.

Iegūšana

Rūpnieciski iegūst, kontaktprocesā oksidējot sēra dioksīdu ar gaisa skābekli (kā katalizatorus lieto platīnu vai vanādija oksīdus).

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

Laboratorijā var iegūt, pirolizējot nātrija hidrogēnsulfātu. Tas ir divpakāpju process, kur kā starpprodukts veidojas nātrija pirosulfāts:

2 NaHSO₄ → Na₂S₂O₇ + H₂O (pie 315 °C)

Na₂S₂O₇ → Na₂SO₄ + SO₃ ( pie 460 °C)

Ķīmiskās īpašības

Sēra degšana skābekļa atmosfērā, rodoties sēra dioksīdam, kas tālāk daļēji oksidējas par sēra trioksīdu. Radusies gāze tiek laista cauri metiloranžā šķīdumam, kas kļūst sarkans — tas liecina par skābes rašanos

Sēra trioksīds reaģē ar ūdeni un dažiem citiem ūdeņraža savienojumiem, veidojot skābes, piemēram, sērskābi:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

SO₃ + HCl → HSO₃Cl

SO₃ + HF → HSO₃F

SO₃ + NH₃ → HSO₃NH₂

Reaģē ar sēra dihlorīdu, veidojot rūpnieciski svarīgu savienojumu - tionilhlorīdu SOCl₂.

SO₃ + SCl₂ → SOCl₂ + SO₂

SO₃ ir stipra Lūisa skābe, kas veido kompleksus ar piridīnu, dioksānu un trimetilamīnu.

Izmantošana

Sēra trioksīdu lieto galvenokārt par izejvielu sērskābes ražošanā.

Literatūra

• N. Ahmetovs. Neorganiskā ķīmija. R:, Zvaigzne, 1978, 337. - 338. lpp.