삼산화황

Sulfur trioxide
SO3 meso.png
Sulfur-trioxide-3D-vdW.png
이름
선호 IUPAC 이름
삼산화황
체계적 IUPAC 이름
설포닐리덴옥시탄
기타 이름
무수황, 황(VI)산화물
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.028.361 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 231-197-3
1448
펍켐 CID
RTECS 번호
  • WT4830000
유니
UN 번호 유엔 1829년
특성.
SO3
어금질량 80.066 g/190
외관 무색에서 흰색 결정체까지 공기 중에 퍼질 수 있다.[2] 무색 액체와 가스.[3]
냄새 다양하다. 증기는 자극적이다. 이산화황과 같다.[4] 안개에는 냄새가 없다.[3]
밀도 1.92 g/cm3, 액체
녹는점 16.9°C(62.4°F, 290.0K)
비등점 45°C(113°F, 318K)
반응하여 황산을 준다.
열화학
256.77 JK몰−1−1
−395.7 kJ/mol
위험
주요 위험 부식성이 매우 높음
안전자료표 ICSC 1202
GHS 픽토그램 GHS05: Corrosive GHS07: Harmful
GHS 시그널 워드 위험
H314, H335
P261, P280, P305+351+338, P310[5]
NFPA 704(화재 다이아몬드)
플래시 포인트 불연성
치사량 또는 농도(LD, LC):
랫드, 4시간 375mg/m3[citation needed]
관련 화합물
기타 양이온
삼산화 셀레늄
삼산화 텔루륨
일산화탄소
이산화황
관련 화합물
황산
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

삼산화황(삼산화황 대체 철자, nisso sulfan이라고도 함)은 SO라는3 공식을 가진 화학 화합물이다. 그것은 "의문의 여지없이 경제적으로 가장 중요한" 황산화물로 묘사되어 왔다.[1] 황산전조로 산업 규모로 준비된다.

삼산화황은 기체 모노머, 결정 트리머, 고체 중합체 등 여러 형태로 존재한다. 삼산화황은 상온 바로 아래에 있는 고체로 액체 범위가 비교적 좁다. 기체성3 SO는 산성비의 일차적인 전조다.[6]

분자 구조 및 결합

SO3 분자는 삼각 평면이다. VSEPR 이론에 의해 예측된 바와 같이, 그것의 구조는3h D 포인트 그룹에 속한다. 황 원자는 산화 상태가 +6이고 공식 전하량이 0이다. S-O 본딩은 3개의 S-O 본딩 길이가 모두 1.42 å에서 같도록 분산된다.[1] 삼산화 기체 유황의 전기 쌍극자 모멘트는 0이다.

화학반응

삼산화황은 많은 반응을 일으킨다.[1]

수화 및 유화

HSO의24 무수화물이 그렇다3. 따라서 다음과 같은 수화 작용에 취약하다.

SO3 + HO2 → HSO24 (ΔHf = -200 kJ mol−1)[7] 황산 미스트 형성으로 인해 상대적으로 건조한 대기에서도 기체 황 삼산화물 가스가 풍부하게 발생한다.

HO의2 작용과 유사하게 불소화수소가 첨가되어 불소황산을 만든다.

SO3 + HF → FSOH3
탈산소화

SO는3 오산화 이디트로겐과 반응하여 화로황산염의 니트로늄 소금을 공급한다.

2 SO3 + N2O5 → [NO2]2S2O7
산화제

삼산화황은 산화제다. 이산화황티오닐 염화물로 산화된다.

SO3 + SCl2 → SOCl2 + SOL2
루이스산

SO는3 루이스 베이스와 쉽게 인덕트를 형성하는 강한 루이스 산이다.[8] 피리딘으로 삼산화황 피리딘 콤플렉스를 부여한다. 디옥산트리메틸아민으로부터 관련 인덕트가 형성된다.

설폰화제

삼산화황은 강력한 황화제로서 기판에 SO 그룹을3 첨가한다. 종종 기판은 유기적이다.[9] 활성 기질에 대해, 루이스의 삼산화황 베이스 유도체는 효과적인 황화제다.[10]

준비

공기 중에 있는 삼산화황에 대한 이산화황의 직접 산화는 매우 느리게 진행된다.

SO2 + ½O2 = SO3 ΔH=-198.4

공업

산업적으로3 SO는 접촉 과정에 의해 만들어진다. 이산화황유황이나 철화석(철광석)을 태워서 생성된다. 정전기 강수에 의해 정화된 후 SO는2 촉매에서 400~600°C 사이의 대기 산소에 의해 산화된다. 대표적인 촉매는 키젤구어 또는 실리카 지지대에 산화칼륨 KO로2 활성화된 오산화 바나듐(VO25)으로 구성된다. 플래티넘은 또한 매우 잘 작동하지만 너무 비싸고 불순물에 의해 훨씬 더 쉽게 중독된다.[11] 이런 방식으로 만들어진 삼산화황의 대부분은 황산으로 바뀐다.

실험실

3산화황은 비황산나트륨의 2단계 열분해로 실험실에서 준비할 수 있다. Pyrosulfate 나트륨은 중간 제품이다:[12]

  1. 315°C에서의 탈수:
    2 NaHSO4 → NaSO227 + HO2
  2. 460°C에서 균열:
    NaSO227 → NaSO24 + SO3

반면 KHSO는 같은4 반응을 보이지 않는다.[12]

또한 오산화 인으로 황산을 탈수하여 준비할 수도 있다.[13]

적용들

삼산화황은 황화 반응의 시약이다. 이 과정들은 세제, 염료, 약품을 제공한다. 삼산화황은 황산에서 나오는 상황에서 생성되거나 산에서 용액으로 사용된다.

BO23 안정화 삼산화황은 20세기에 베이커 & 애덤슨에 의해 트레이드네임 "술판"으로 거래되었다.[14]

구조 SO3

SO3 순환식 트리머의 볼앤스틱 모델
삼산화황 한 앰플

액체 및 기체[15] SO3 모두 모노머와 주기적 트리머 사이의 평형 속에 존재한다. 고체 SO의3 성질은 복잡하고 최소 3개의 다형체가 알려져 있는데, 이들 사이의 변환은 물의 흔적들에 의존하고 있다.[16]

절대 순수 SO는3 16.8°C에서 동결되어 주기적 트리머 구성[S(=O)(2μ-O)]3[17][1]을 채택한 γ-SO3 형태를 제공한다.

SO가3 27°C 이상으로 응축되면 녹는점이 62.3°C인 α-SO3 형성이 된다. α-SO는3 외관상 섬유다. 구조적으로는 고분자 [S(=O)(2μ-O)]n이다. 폴리머의 각 끝은 OH 그룹으로 종료된다.[1] β-SO는3 알파 형태와 마찬가지로 섬유질이지만 분자 중량은 다르며, 히드록실-캡슐 폴리머로 구성되지만 32.5°C에서 녹는다. 감마와 베타 형태는 모두 측정이 가능하며, 충분한 시간 동안 서 있으면 결국 안정된 알파 형태로 변환된다. 이 전환은 물의 흔적 때문에 일어난다.[18]

고체 SO의3 상대 증기압은 동일한 온도에서 알파 < 베타 < 감마인데, 상대적인 분자중량을 나타낸다. 삼산화 액황은 감마 형태와 일치하는 증기 압력을 가지고 있다. 따라서 α-SO의3 결정체를 용해 지점까지 가열하면 증기 압력이 갑자기 증가하게 되는데, 이는 가열되는 유리 용기를 산산조각 낼 정도로 충분히 강력할 수 있다. 이 효과는 "알파 폭발"로 알려져 있다.[18]

so는3 공격적으로 저광학적이다. SO와 목재 또는3 면의 혼합물이 발화할 수 있을 정도로 수화열은 충분하다. 이러한 경우, SO는3 이러한 탄수화물을 탈수시킨다.[18]

안전

산화제인 동시에 삼산화황은 부식성이 강하다. 물과 격렬하게 반응하여 부식성이 높은 황산을 생성한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Jump up to: a b c d e f Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. pp. 703–704. ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ "SULFUR TRIOXIDE CAMEO Chemicals NOAA". Cameochemicals.noaa.gov.
  3. ^ Jump up to: a b Lerner, L. (2011). Small-Scale Synthesis of Laboratory Reagents with Reaction Modeling. CRC Press. p. 10. ISBN 9781439813133. LCCN 2010038460.
  4. ^ "Substance:Sulfur trioxide - Learn Chemistry Wiki". Rsc.org.
  5. ^ "Sulfur trioxide 227692" (PDF). SO3. Archived from the original on 2020-09-01. Retrieved 1 September 2020.
  6. ^ Thomas Loerting; Klaus R. Liedl (2000). "Toward elimination of descrepancies between theory and experiment: The rate constant of the atmospheric conversion of SO3 to H2SO4". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (16): 8874–8878. Bibcode:2000PNAS...97.8874L. doi:10.1073/pnas.97.16.8874. PMC 16788. PMID 10922048.
  7. ^ "The Manufacture of Sulfuric Acid and Superphosphate" (PDF). Chemical Processes in New Zealand.
  8. ^ Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
  9. ^ Weil, J. K.; Bistline Jr., R. G.; Stirton, A. J. (1956). "α-Sulfopalmitic Acid". Organic Syntheses. 36: 83. doi:10.15227/orgsyn.036.0083.
  10. ^ Rondestvedt Jr., Christian S.; Bordwell, F. G. (1954). "Sodium β-Styrenesulfonate and β-Styrenesulfonyl Chloride". Organic Syntheses. 34: 85. doi:10.15227/orgsyn.034.0085.
  11. ^ 웨인하임 소재 울만 산업화학 백과사전 에르만 뮐러 "술푸르산과 삼산화황" 2000 doi:10.1002/14356007.a25_635
  12. ^ Jump up to: a b K.J. de Vries; P.J. Gellings (May 1969). "The thermal decomposition of potassium and sodium-pyrosulfate". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 31 (5): 1307–1313. doi:10.1016/0022-1902(69)80241-1.
  13. ^ "How to make sulfur trioxide - YouTube". www.youtube.com. Retrieved 1 September 2020.
  14. ^ Habashi, Fathi; Dugdale, Raymond (June 1973) [1972-11-06]. "The Action of Sulfur Trioxide on Chalcopyrite". Metallurgical and Materials Transactions. B-4: 1553–1556. Bibcode:1973MT......4.1553H. doi:10.1007/BF02668007 (inactive 31 October 2021). p. 1553: Sulfur trioxide used was pure, colorless liquid SO3 marketed under the trade name Sulfan by Baker and AdamsonCS1 maint: 2021년 10월 현재 DOI 비활성화(링크)
  15. ^ Lovejoy, R. W.; Colwell, J. H.; Eggers, D. F.; Halsey, G. D. (February 1962). "Infrared Spectrum and Thermodynamic Properties of Gaseous Sulfur Trioxide". The Journal of Chemical Physics. 36 (3): 612–617. doi:10.1063/1.1732581.
  16. ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Inorganic Chemistry, translated by Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
  17. ^ Westrik, R.; Mac Gillavry, C. H. (1941). "The crystal structure of the ice-like form of sulphur trioxide (γ-modification)". Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 60 (11): 794–810. doi:10.1002/recl.19410601102.
  18. ^ Jump up to: a b c Merck Index of Chemical and Drugs, 제9차 단자 8775

원천