삼산화황 (SO3) : 구조, 특성, 위험, 용도 - 화학 - 2025

삼산화황이 유황 원자 (S)와 3 개 개의 산소 원자 (O)의 결합에 의해 형성되는 무기 화합물이다. 분자식은 SO ₃ 입니다. 실온에서 SO ₃ 액체가 있음을 공기 중으로 방출 가스.

구조의 기체 SO ₃ 평면 대칭이다. 세 가지 산소는 모두 황 주위에 고르게 위치합니다. SO ₃ 는 물과 격렬하게 반응합니다. 반응은 발열 성이며, 이는 열이 생성됨을 의미합니다. 즉, 매우 뜨거워집니다.

삼산화황 분자 SO ₃ . 저자 : Benjah-bmm27. 출처 : Wikimedia Commons.

경우 액체 SO ₃ 알파, 베타, 감마 :은 냉각은 그 구조의 세 가지 유형이있을 수있는 고체로 변한다. 가장 안정적인 것은 네트워크를 형성하기 위해 함께 결합 된 레이어 형태의 알파입니다.

기체 삼산화황은 기름이나 유성 물질과 유사하기 때문에 발연 황산 (올륨이라고도 함)을 제조하는 데 사용됩니다. 또 다른 중요한 응용 분야는 유기 화합물의 설 폰화, 즉 -SO _3- 그룹 을 추가 하는 것입니다. 따라서, 세제, 착색제, 살충제 등과 같은 유용한 화학 물질을 제조 할 수 있습니다.

SO ₃ 는 매우 위험하며 심한 화상, 눈 및 피부 손상을 일으킬 수 있습니다. 또한 내부 화상, 입, 식도, 위 등으로 인한 사망을 초래할 수 있으므로 흡입하거나 섭취해서는 안됩니다.

이러한 이유로 매우주의해서 처리해야합니다. 화재가 발생할 수 있으므로 물이나 목재, 종이, 직물 등과 같은 가연성 물질과 접촉해서는 안됩니다. 폭발의 위험이 있으므로 폐기하거나 하수구로 들어가서는 안됩니다.

가스 SO ₃ 가 이미 세계 숲의 넓은 지역을 손상 한 산성비에 대한 책임이있는 사람들 중 하나로서 산업 공정에서 발생이 환경으로 배출 할 수 없습니다.

구조

기체 상태의 삼산화황 SO ₃ 분자 는 삼각형 평면 구조를 가지고 있습니다.

이것은 황과 세 개의 산소가 모두 같은 평면에 있음을 의미합니다. 또한 산소와 모든 전자의 분포는 대칭입니다.

루이스 공명 구조. 전자는 SO _3에 고르게 분포되어 있습니다. 저자 : Marilú Stea.

고체 상태에서는 알파 (α-SO ₃ ), 베타 (β-SO ₃ ) 및 감마 (γ-SO ₃ )의 세 가지 유형의 SO ₃ 구조 _{가 알려져} 있습니다.

감마 γ-SO _{3 형태} 는 고리 형 삼량 체를 포함합니다. 즉, 3 개의 SO ₃ 단위가 함께 고리 형 또는 고리 형 분자를 형성합니다.

감마 형 고체 삼산화황 고리 모양 분자. 저자 : Marilú Stea.

베타 β-SO ₃ 상은 함께 연결된 조성물 SO ₄ 의 사면체의 무한 나선형 사슬을 갖는다 .

베타 형 고체 삼산화황 사슬의 구조. 저자 : Marilú Stea.

가장 안정적인 형태는 알파 α-SO ₃ 이며 베타와 유사하지만 계층 구조를 가지며 사슬이 결합되어 네트워크를 형성합니다.

명명법

-삼산화황

-무수 황산

-황산화물

-SO ₃ 감마, γ-SO ₃

-SO ₃ 베타, β-SO ₃

-SO ₃ 알파, α-SO ₃

물리적 특성

몸 상태

실온 (약 25 ºC) 및 대기압에서, SO ₃ 을 방출 공기 중으로 연기하는 무색의 액체이다.

액체 SO ₃ 이 25 ºC에서 순수한 경우 SO ₃ 감마 γ-SO ₃ 라고도 하는 화학식 S ₃ O ₉ 의 단량체 SO ₃ (단일 분자)와 삼 합체 (결합 분자 3 개) 의 혼합물입니다 .

온도를 내릴 때 SO 경우, ₃ 가 16.86 ºC 도달 할 때 순수, 그 응고 또는 동결이 감마하는 SO ₃ , 또한 "소위 ₃ 얼음 ".

소량의 수분 (미량 또는 극소량)이 포함 된 경우 SO ₃ 는 베타 β-SO ₃ 형태로 중합되어 부드러운 광택을 가진 결정을 형성합니다.

그런 다음 더 많은 결합이 형성되어 알파 α-SO _{3 구조를} 생성합니다.이 _구조 는 석면 또는 석면과 유사한 바늘 모양의 결정질 고체입니다.

알파와 베타가 병합되면 감마가 생성됩니다.

분자 무게

80.07g / 몰

녹는 점

SO ₃ 감마 = 16.86ºC

트리플 포인트

고체, 액체 및 기체의 세 가지 물리적 상태가 존재하는 온도입니다. 알파 형태에서 삼중점은 62.2 ºC이고 베타에서는 32.5 ºC입니다.

알파 형태를 가열하면 녹는 것보다 승화하는 경향이 더 큽니다. 승화는 액체 상태를 거치지 않고 고체에서 기체 상태로 직접 이동하는 것을 의미합니다.

비점

SO 모든 형태의 ₃ 44.8ºC에서 끓인다.

밀도

액체 SO ₃ (감마) 1.9225 g / cm의 밀도를 갖는 ³ 20 ºC에있다.

기체 SO ₃ 은 공기보다 무거워임을 나타낸다 공기 (공기 = 1)에 대해 2.76의 밀도를 갖는다.

증기압

SO ₃ alpha = 25ºC에서 73mm Hg

SO ₃ 베타 = 25ºC에서 344mm Hg

SO ₃ 감마 = 25ºC에서 433mm Hg

이것은 감마 형태가 알파보다 베타 및 베타 형태보다 더 쉽게 증발하는 경향이 있음을 의미합니다.

안정

알파 형태는 가장 안정적인 구조이고 나머지는 준 안정성입니다. 즉, 덜 안정적입니다.

화학적 특성

SO ₃ 는 물과 격렬하게 반응하여 황산 H ₂ SO _{4를 생성} 합니다. 반응 할 때 많은 열이 생성되어 혼합물에서 수증기가 빠르게 방출됩니다.

공기에 노출되면 SO ₃ 는 수분을 빠르게 흡수하여 고밀도 증기를 방출합니다.

매우 강력한 탈수제이므로 다른 물질에서 쉽게 물을 제거합니다.

유황 SO ₃ 이다 (두 원자 사이의 결합에없는 전자) 자유 전자는 피리딘, 트리 에틸 아민 또는 디 옥산들을 보유 화합물과 복합체를 형성하는 경향이 있으므로 친 화성을 갖는다.

삼산화황과 피리딘의 복합체. Benjah-bmm27. 출처 : Wikimedia Commons.

유황은 복합체를 형성함으로써 다른 화합물에서 전자를 "빌려"부족한 부분을 채 웁니다. 삼산화황은 SO ₃ 를 공급하기 위해 화학 반응에 사용되는 이러한 복합체에서 여전히 사용할 수 있습니다 .

유기 화합물을위한 강력한 설 폰화 시약 으로 분자에 SO ₃ 그룹을 쉽게 추가하는 데 사용됩니다 .

많은 금속의 산화물과 쉽게 반응하여 이러한 금속의 황산염을 생성합니다.

금속, 동물 및 식물 조직을 부식시킵니다.

SO _(3)는 여러 가지 이유로 인해 처리하기 어려운 재료이다 : (1) 그 비등점이 상대적으로 낮다는 (2)는 30 ºC 및 (3)은 거의 모든 방향으로 높은 반응성을 가지고 이하의 온도에서 고체 중합체를 형성하는 경향이있다 유기 물질과 물.

안정제를 포함하지 않고 습기가있는 경우 폭발적으로 중합 될 수 있습니다. 디메틸 설페이트 또는 산화 붕소가 안정제로 사용됩니다.

구하기

이것은 이산화황 SO ₂ 와 분자 산소 O ₂ 사이의 400 ºC에서 반응에 의해 얻어진다 . 그러나 반응이 매우 느리고 반응 속도를 높이기 위해 촉매가 필요합니다.

2 SO ₂ + O ₂ ⇔ 2 SO ₃

이 반응을 촉진하는 화합물 중에는 백금 금속 Pt, 오산화 바나듐 V ₂ O ₅ , 산화철 Fe ₂ O ₃ 및 산화 질소 NO가 있습니다.

응용

올름 준비에

주요 응용 분야 중 하나는 올륨 또는 발연 황산의 제조로 구성되며 육안으로 볼 수있는 증기를 방출하기 때문에 소위 불립니다. 그것을 얻기 위해 SO ₃ 는 농축 황산 H ₂ SO _4에 흡수 됩니다 .

Oleum 또는 발연 황산. 병에서 나오는 흰 연기를 볼 수 있습니다. W. Oelen. 출처 : Wikimedia Commons.

이것은 (액체)를 진한 황산이 내려가는 곳 특수 스테인레스 스틸 탑에서 수행되는 상기 기체는 SO ₃ 올라간다.

액체와 기체가 접촉하여 합쳐져 기름진 액체 인 올름을 형성합니다. 그것은 H ₂ SO ₄ 와 SO ₃ 의 혼합물을 가지고 있지만, 또한 이황 산 H ₂ S ₂ O ₇ 과 삼 황산 H ₂ S ₃ O ₁₀ 분자를 가지고 있습니다.

술 폰화 화학 반응에서

술 폰화는 세제, 계면 활성제, 착색제, 살충제 및 의약품 제조를위한 대규모 산업 응용 분야의 핵심 공정입니다.

SO ₃ 많은 화합물 중 폰화 오일 및 알킬 아릴 설 폰화 된 세제를 제조하는 술폰 화제로서 작용한다. 다음은 방향족 화합물의 술 폰화 반응을 보여줍니다.

ArH + SO ₃ → ArSO ₃ H

SO _3를 사용한 벤젠 술 폰화 . Pedro8410. 출처 : Wikimedia Commons.

술 폰화 반응, 발연 또는 SO _3은 사용될 수있는 피리딘 또는 중에서도 트리메틸와의 착물의 형태로 사용될 수있다.

금속 추출에서

SO ₃ 가스 는 광물 처리에 사용되었습니다. 금속의 간단한 산화물은 SO로 처리하여 훨씬 더 수용성 황산염으로 변환 할 수 있습니다 ₃ 상대적으로 낮은 온도에서.

SO와 함께 처리되도록 설파이드 등 황철광 (황화철)과 같은 미네랄 chalcosine (황화 구리)와 밀러 (니켈 설파이드), 비철금속의 가장 경제적 인 공급원이다 _(3)는 이들 금속을 쉽게 얻을 수있다. 그리고 저렴한 비용으로.

철, 니켈 및 구리 황화물 은 실온에서도 SO ₃ 가스와 반응 하여 각각의 황산염을 형성하며, 이는 매우 용해성이 높고 다른 공정을 거쳐 순수한 금속을 얻을 수 있습니다.

다양한 용도로

SO _3는 클로로 설 폰산 HSO ₃ Cl 이라고도하는 클로로 설 퍼산을 제조하는 데 사용됩니다 .

삼산화황은 매우 강력한 산화제이며 폭발물 제조에 사용됩니다.

위험

건강에

SO ₃ 는 모든 경로, 즉 흡입, 섭취 및 피부 접촉에서 매우 독성이 강한 화합물입니다.

자극성 및 부식성 점막. 피부와 눈에 화상을 일으킴. 증기는 흡입시 매우 독성이 있습니다. 내부 화상, 숨가쁨, 흉통 및 폐부종이 발생합니다.

삼산화황 SO3는 부식성이 매우 강하고 위험합니다. 저자 : OpenIcons. 출처 : Pixabay.

유독합니다. 섭취하면 입, 식도 및 위장에 심한 화상을 입습니다. 또한 발암 물질로 의심됩니다.

화재 또는 폭발로부터

특히 목재, 섬유, 종이, 기름, 면화 등과 같은 유기 물질과 접촉 할 때, 특히 젖은 경우 화재 위험을 나타냅니다.

염기 또는 환원제와 접촉하는 경우에도 위험이 있습니다. 그것은 물과 폭발적으로 결합하여 황산을 형성합니다.

금속 접촉은 수소 가스 H 생산할 수 ₂ 가연성이다.

용기의 격렬한 파열을 방지하기 위해 유리 병의 가열은 피해야합니다.

환경 적 영향

SO ₍₃₎ 지구 대기에 존재하는 주요 오염 물질 중 하나 간주됩니다. 이 에어로졸의 형성에서의 역할 및 (인해 황산 H의 형성 산성비에 기여로 인한 ₂ SO ₄ ).

체코 공화국의 산성비로 인해 산림이 손상되었습니다. Lovecz. 출처 : Wikimedia Commons.

SO ₃ 은 이산화황 SO ₂ 의 산화에 의해 대기에서 형성됩니다 . SO _3가 형성되면 물과 빠르게 반응하여 황산 H ₂ SO ₄ 를 형성 합니다. 최근의 연구에 따르면, SO의 변환을위한 다른 메커니즘이있다 ₃ 대기하지만 때문에 분위기 존재하는 물의 대량으로, 그것은 여전히 훨씬 더 가능성이 그렇게 간주 ₃ 회전 중심 H로 ₂ SO ₄ .

SO ₃ 가스 또는이를 함유 한 가스상 산업 폐기물은 위험한 오염 물질이므로 대기로 배출해서는 안됩니다. 이는 반응성이 높은 기체이며 위에서 언급했듯이 공기 중 습도가 존재하면 SO ₃ 는 황산 H ₂ SO _4가 됩니다. 따라서, 공기, SO ₃ 황산의 형태 고집는 작은 방울이나 에어로졸을 형성한다.

황산 방울이 사람이나 동물의 호흡기로 들어가면 그곳에 존재하는 수분으로 인해 크기가 빠르게 커져 폐를 관통 할 기회가 있습니다. H의 산 미스트 기작 중 하나는 ₂ SO ₄ (즉, SO ₃ 은 생물 (식물, 동물 및 인간)을 살아있는 세포 외 및 세포 내 pH가 변화하기 때문에) 강한 독성을 생성 할 수있다.

일부 연구자들에 따르면 SO ₃ 안개 는 일본 지역에서 천식이 증가하는 원인입니다. SO ₃ 안개 는 금속에 대해 매우 부식 효과가 있으므로 일부 다리 및 건물과 같이 인간이 건설 한 금속 구조물에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

액체 SO ₃ 하수 하수도 나 하수으로 처리되어서는 안된다. 하수구에 엎 지르면 화재 나 폭발의 위험이 있습니다. 실수로 흘린 경우 제품에 물줄기를 직접 향하게하지 마십시오. 톱밥이나 기타 가연성 흡수제에 흡수되어서는 안됩니다. 화재를 일으킬 수 있습니다.

건조한 모래, 마른 흙 또는 기타 완전히 건조한 불활성 흡수제에 흡수되어야합니다. SO ₃ 는 환경으로 방출되어서는 안되며 접촉이 허용되지 않아야합니다. 이로 인해 수생 및 육상 생물에 해로운 황산을 생성하기 때문에 수원에서 멀리 떨어져 있어야합니다.

참고 문헌

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