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三氧化硫

鎖定
氧化硫,又名硫酸酐,是一種無機化合物,化學式為SO3,是一種無色易昇華的固體。三氧化硫是強的氧化劑,能在高温時氧化硫、、鐵、鋅以及溴化物碘化物等物質。SO3標況(1atm,0℃)下為固態,在常温常壓下為液態。
中文名
三氧化硫 [1] 
外文名
Sulfur trioxide [1] 
別    名
硫酸酐 [1] 
化學式
SO3 [1] 
分子量
80.06320 [1] 
CAS登錄號
7446-11-9 [1] 
EINECS登錄號
231-197-3 [1] 
熔    點
16.8 ℃ [1] 
沸    點
44.8 ℃ [1] 
水溶性
與水混合形成硫酸
密    度
1.97 g/cm³ [1] 
外    觀
無色透明油狀液體
應    用
強氧化劑
安全性描述
S8;S17;S25;S26;S36/37/39;S45;S53 [1] 
危險性符號
C [1] 
危險性描述
R14;R34 [1] 
UN危險貨物編號
1829

三氧化硫理化性質

三氧化硫是非極性分子。它的氣體形式是一種嚴重的污染物,是形成酸雨的主要來源之一。
常温下為無色透明油狀液體或固體(取決於具體晶型),標況為固體,具有強刺激性臭味。強氧化劑,能被硫、磷、碳還原。較硫酸發煙硫酸脱水作用更強。對金屬的腐蝕性比硫酸、發煙硝酸弱。
α-SO3絲質纖維狀和針狀,密度1.97g/cm3,熔點62.3℃;β-SO3石棉纖維狀,熔點62.4℃,在50℃可昇華; γ-SO3玻璃狀,熔點16.8℃,沸點44.8℃。溶於水,並跟水反應生成硫酸和放出大量的熱。溶於濃硫酸而成發煙硫酸,它是酸性氧化物,可和鹼性氧化物反應生成鹽。

三氧化硫成鍵方式

SO3單體分子中,S元素採取sp2雜化,在豎直方向(就是沒形成雜化軌道剩下的p軌道)上的p軌道中有一對電子,在形成的雜化軌道中有一對成對電子和2個成單電子,有2個氧原子分別與其形成σ鍵,2個氧原子豎直方向上p軌道各有1個電子,一個氧原子與p軌道的孤對電子形成配位鍵,其豎直方向上有2個電子,這樣,在4個原子的豎直方向的電子共同形成一套四中心六電子大π鍵,這套大π鍵是離域的鍵。

三氧化硫分子構型

氣態的SO3是一種具有D3h對稱的平面正三角形分子,這與價層電子對互斥理論(VSEPR)所預測的結論是一致的。SO3分子中的S已經達到+6價,所有的電子都參與成鍵,沒有孤對電子,不需要給孤對電子留出空間了,所以它是很對稱的平面正三角形,為非極性分子

三氧化硫化學反應

SO3硫酸(H2SO4)的酸酐。因此,可以發生以下反應:
和水化合成硫酸:SO3(l) + H2O(l) = H2SO4(aq) (
=-88 kJ/mol)
這個反應進行得非常迅速,而且是放熱反應。在大約340 ℃以上時,硫酸、三氧化硫和水才可以在平衡濃度下共存。
三氧化硫可以與二氯化硫發生反應來生產很有用的試劑——亞硫酰氯:
SO3+ SCl2 → SOCl2 + SO2
三氧化硫還可以與鹼發生反應,生成硫酸鹽及其他物質,如:
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
三氧化硫不可用濃硫酸乾燥,因為SO3和濃硫酸會反應生成焦硫酸
H2SO4 + SO3 = H2S2O7

三氧化硫製備方法

二氧化硫可轉化為三氧化硫(反應條件為加熱,催化劑一般為V2O5):

三氧化硫固態結構

天然的SO3固體有一種令人驚訝的、因痕量水導致結構改變的複雜結構。由於氣體的液化,極純的SO3冷凝形成一種通常稱作γ-SO3三聚體。這種分子形式是一種熔點在16.8℃的無色固體。它形成的環狀結構被稱為[S(=O)2(μ-O)]3
γ-SO3分子的結構模型 γ-SO3分子的結構模型
如果SO3在27℃以上冷凝,可形成熔點為16.83℃的"α-SO3"。α-SO3外觀為類似石棉的纖維狀(雖然兩者相差甚遠)。在結構上來説,它是形如[S(=O)2(μ-O)]n的聚合物。聚合物分子的每個末端都以-OH結束。β-SO3是與α構型相類似、但相對分子質量不同的纖維狀聚合物,其分子末端亦皆為羥基,熔點為62.4℃。γ構型和β構型都是介穩的,在長時間放置後最終會轉化為穩定的α構型。這種轉化是由痕量水導致的。
在同一温度下固體SO3的相對蒸氣壓大小為αβγ,亦指明它們相對分子質量的大小。液態三氧化硫的蒸氣壓説明它是γ構型。因此加熱α-SO3晶體至其熔點時會導致蒸氣壓的突然升高,巨大的壓力甚至可以衝破加熱它的玻璃管。這個結果被稱為“α爆炸”。SO3極易水解。事實上,該水化熱足以使混合了SO3的木頭或者棉花點燃。在這種情況下,SO3使那些碳水化合物脱水。
SO3中氧硫鍵的鍵長並不相同,固態SO3主要以兩種形式存在:一種是三聚體的環狀形式,另外一種是石棉鏈狀的纖維結構兩種結構中,共享的S—O鍵長和非共享的S—O鍵長是不同的。

三氧化硫急救措施

接觸部分
急救措施
皮膚接觸
立即脱去污染的衣着並迅速擦淨接觸部分,之後用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。
眼睛接觸
立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
吸入
迅速脱離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入
用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫。

三氧化硫消防措施

危險特性:與水發生爆炸性劇烈反應。與氟、氧化鉛次氯酸亞氯酸高氯酸、磷、四氟乙烯等接觸劇烈反應。與有機材料如木、棉花或草接觸,會着火。吸濕性極強,在空氣中產生有毒的白霧。遇潮時對大多數金屬有強腐蝕性。
滅火方法:該品不燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具(全面罩)或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服,在上風向滅火。儘可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結束。滅火時儘量切斷泄漏源,然後根據着火原因選擇適當滅火劑滅火。禁止用水和泡沫滅火。

三氧化硫泄漏應急處理

迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,並立即隔離150m,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防酸鹼工作服。儘可能切斷泄漏源。若是液體。
小量泄漏:用砂土、蛭石或其他惰性材料吸收。大量泄漏:構築圍堤或挖坑收容。用泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。若是固體,用潔淨的鏟子收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。
大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。

三氧化硫防護措施

防護部位
防護措施
工程控制
密閉操作,注意通風。儘可能機械化、自動化。提供安全淋浴和洗眼設備。
可能接觸其粉塵時,必須佩戴防塵面具全面罩);可能接觸其蒸氣時,應該佩戴自吸過濾式防毒面具(全面罩)。
眼睛防護
呼吸系統防護中已作防護。
身體防護
穿橡膠耐酸鹼服。
手防護
戴橡膠耐酸鹼手套
其他防護
工作完畢,淋浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣服,洗後備用。保持良好的衞生習慣。

三氧化硫操作處置與儲存

操作注意事項
密閉操作,注意通風。操作儘可能機械化、自動化。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴防塵面具全面罩),穿橡膠耐酸鹼服,戴橡膠耐酸鹼手套。遠離易燃、可燃物。避免與還原劑、鹼類、活性金屬粉末接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項
儲存於陰涼、乾燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。保持容器密封。應與易(可)燃物、還原劑、鹼類、活性金屬粉末等分開存放,切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。

三氧化硫安全信息

安全術語
S8:Keep container dry.
保持容器乾燥。
S17:Keep away from combustible material.
遠離可燃物料。
S25:Avoid contact with eyes.
避免眼睛接觸。
S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.
眼睛接觸後,立即用大量水沖洗並徵求醫生意見。
S36/37/39:Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.
穿戴適當的防護服、手套和眼睛/面保護。
S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).
發生事故時或感覺不適時,立即求醫(可能時出示標籤)。
S53:Avoid exposure - obtain special instructions before use.
避免接觸,使用前獲得特別指示説明。
風險術語
R14:Reacts violently with water.
與水猛烈反應。
R34:Causes burns.
引起灼傷。
參考資料