Trióxido de enxofre (SO3): estrutura, propriedades, riscos, usos - Ciência - 2023

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o trióxido de enxofre É um composto inorgânico formado pela união de um átomo de enxofre (S) e 3 átomos de oxigênio (O). Sua fórmula molecular é SO₃. À temperatura ambiente, SO₃ é um líquido que libera gases no ar.

A estrutura do SO₃ gasoso é plano e simétrico. Todos os três oxigênios estão igualmente situados em torno do enxofre. O então₃ Reage violentamente com a água. A reação é exotérmica, o que significa que é produzido calor, ou seja, fica muito quente.

Quando o SO₃ o líquido esfria, transforma-se em um sólido que pode ter três tipos de estrutura: alfa, beta e gama. O mais estável é o alfa, na forma de camadas unidas para formar uma rede.

O trióxido de enxofre gasoso é usado para preparar ácido sulfúrico fumegante, também chamado de oleum, por causa de sua semelhança com óleo ou substâncias oleosas. Outra de suas importantes aplicações é na sulfonação de compostos orgânicos, ou seja, na adição de grupos -SO.₃- para estes. Assim, produtos químicos úteis como detergentes, corantes, pesticidas, entre muitos outros, podem ser preparados.

O então₃ É muito perigoso, pode causar queimaduras graves, lesões nos olhos e na pele. Também não deve ser inalado ou ingerido, pois pode causar morte por queimaduras internas, na boca, esôfago, estômago, etc.

Por essas razões, deve-se manusear com muito cuidado. Nunca deve entrar em contato com água ou materiais combustíveis como madeira, papel, tecidos, etc., pois podem ocorrer incêndios. Não deve ser eliminado nem deve entrar em esgotos devido ao perigo de explosão.

O então₃ Os gases gerados nos processos industriais não devem ser lançados no meio ambiente, pois é um dos responsáveis pela chuva ácida que já danificou grandes áreas de florestas no mundo.

Estrutura

A molécula de trióxido de enxofre SO₃ no estado gasoso, apresenta uma estrutura triangular plana.

Isso significa que o enxofre e os três oxigênios estão no mesmo plano. Além disso, a distribuição de oxigênios e de todos os elétrons é simétrica.

No estado sólido, três tipos de estrutura SO são conhecidos₃: alfa (α-SO₃), beta (β-SO₃) e gama (γ-SO₃).

A forma gama γ-SO₃ contém trímeros cíclicos, ou seja, três unidades de SO₃ juntos formando uma molécula cíclica ou em forma de anel.

A fase beta β-SO₃ possui infinitas cadeias helicoidais de tetraedros de composição SO₄ ligados em conjunto.

A forma mais estável é alfa α-SO₃, semelhante ao beta, mas com uma estrutura em camadas, com as cadeias unidas para formar uma rede.

Nomenclatura

- Trióxido de enxofre

-Anidrido sulfúrico

-Óxido sulfúrico

-SW₃ gama, γ-SO₃

-SW₃ beta, β-SO₃

-SW₃ alfa, α-SO₃

Propriedades físicas

Estado físico

Em temperatura ambiente (em torno de 25 ºC) e pressão atmosférica, SO₃ é um líquido incolor que emite vapores no ar.

Quando o SO₃ líquido é puro a 25 ºC é uma mistura de SO₃ monomérico (molécula única) e trimérico (3 moléculas unidas) de fórmula S₃OU₉, também chamado de SO₃gama γ-SO₃.

Conforme a temperatura cai, se o SO₃ é puro quando atinge 16,86 ºC, solidifica ou congela a γ-SO₃, também chamado de "SO gelo₃”.

Se contiver pequenas quantidades de umidade (mesmo traços ou quantidades extremamente pequenas), o SO₃ polimeriza na forma beta β-SO₃ que forma cristais com brilho sedoso.

Em seguida, mais ligações são formadas, gerando a estrutura alfa α-SO₃, que é um sólido cristalino em forma de agulha que se assemelha ao amianto ou amianto.

Quando alfa e beta se fundem, eles geram gama.

Peso molecular

80,07 g / mol

Ponto de fusão

SW₃ gama = 16,86 ºC

Ponto Triplo

É a temperatura na qual os três estados físicos estão presentes: sólido, líquido e gasoso. Na forma alfa, o ponto triplo está a 62,2 ºC e na beta está a 32,5 ºC.

O aquecimento da forma alfa tem maior tendência a sublimar do que a derreter. Sublimar significa passar do estado sólido ao gasoso diretamente, sem passar pelo estado líquido.

Ponto de ebulição

Todas as formas de sistema operacional₃ ferva a 44,8ºC.

Densidade

O então₃ líquido (gama) tem uma densidade de 1,9225 g / cm³ a 20 ° C.

O então₃ gasoso tem uma densidade de 2,76 em relação ao ar (ar = 1), o que indica que é mais pesado que o ar.

Pressão de vapor

SW₃ alfa = 73 mm Hg a 25 ºC

SW₃ beta = 344 mm Hg a 25 ºC

SW₃ gama = 433 mm Hg a 25 ºC

Isso significa que a forma gama tende a evaporar mais facilmente do que a forma beta e beta do que a alfa.

Estabilidade

A forma alfa é a estrutura mais estável, as outras são metaestáveis, ou seja, são menos estáveis.

Propriedades quimicas

O então₃ reage vigorosamente com água para dar ácido sulfúrico H₂SW₄. Ao reagir, muito calor é produzido para que o vapor d'água seja rapidamente liberado da mistura.

Quando exposto ao ar o SO₃ absorve a umidade rapidamente, emitindo vapores densos.

É um desidratante muito forte, o que significa que remove facilmente a água de outros materiais.

Enxofre em SO₃ tem afinidade por elétrons livres (ou seja, elétrons que não estão em uma ligação entre dois átomos), portanto, tende a formar complexos com compostos que os possuem, como piridina, trimetilamina ou dioxano.

Ao formar complexos, o enxofre "pega emprestado" elétrons de outro composto para preencher a falta deles. O trióxido de enxofre ainda está disponível nesses complexos, que são usados em reações químicas para fornecer SO₃.

É um poderoso reagente de sulfonação para compostos orgânicos, o que significa que é usado para adicionar facilmente um grupo -SO₃- às moléculas.

Ele reage facilmente com os óxidos de muitos metais para dar sulfatos desses metais.

É corrosivo para metais, tecidos animais e vegetais.

O então₃ é um material difícil de manusear por vários motivos: (1) seu ponto de ebulição é relativamente baixo, (2) tem tendência a formar polímeros sólidos a temperaturas abaixo de 30 ºC e (3) tem uma alta reatividade com quase todas as substâncias orgânicas E a água.

Pode polimerizar explosivamente se não contiver um estabilizador e houver presença de umidade. Dimetilsulfato ou óxido de boro são usados como estabilizadores.

Obtendo

É obtido pela reação a 400 ºC entre dióxido de enxofre SO₂ e oxigênio molecular O₂. No entanto, a reação é muito lenta e os catalisadores são necessários para aumentar a taxa da reação.

2 SO₂ + O₂ ⇔ 2 SO₃

Entre os compostos que aceleram essa reação estão o metal platino Pt, o pentóxido de vanádio V₂OU₅, óxido férrico Fe₂OU₃ e óxido nítrico NO.

Formulários

Na preparação de oleum

Uma de suas principais aplicações é a preparação de oleum ou ácido sulfúrico fumante, assim denominado por emitir vapores visíveis a olho nu. Para obtê-lo, o SO é absorvido₃ em ácido sulfúrico concentrado H₂SW₄.

Isso é feito em torres de aço inoxidável especial onde o ácido sulfúrico concentrado (que é líquido) desce e o SO₃ gasoso está subindo.

O líquido e o gás entram em contato e se unem, formando o oleum, que é um líquido de aparência oleosa. Este possui uma mistura de H₂SW₄ Eu sou₃, mas também tem moléculas de ácido dissulfúrico H₂S₂OU₇ e trissulfúrico H₂S₃OU₁₀.

Em reações químicas de sulfonação

A sulfonação é um processo chave em aplicações industriais em grande escala para a fabricação de detergentes, surfactantes, corantes, pesticidas e produtos farmacêuticos.

O então₃ Ele serve como um agente sulfonante para preparar óleos sulfonados e detergentes alquilarilsulfonados, entre muitos outros compostos. O seguinte mostra a reação de sulfonação de um composto aromático:

ArH + SO₃ → ArSO₃H

Oleum ou SO podem ser usados para reações de sulfonação.₃ na forma de seus complexos com piridina ou com trimetilamina, entre outros.

Na extração de metais

SO gas₃ Tem sido usado no tratamento de minerais. Os óxidos de metal simples podem ser convertidos em sulfatos muito mais solúveis tratando-os com SO₃ a temperaturas relativamente baixas.

Minerais de sulfeto, como pirita (sulfeto de ferro), chalcosina (sulfeto de cobre) e milerita (sulfeto de níquel) são as fontes de metais não ferrosos mais econômicas, portanto, tratamento com SO₃ permite obter estes metais facilmente e com baixo custo.

Sulfuretos de ferro, níquel e cobre reagem com gás SO₃ mesmo à temperatura ambiente, forma-se os respectivos sulfatos, que são muito solúveis e podem ser submetidos a outros processos de obtenção do metal puro.

Em vários usos

O então₃ usado para preparar ácido clorossulfúrico, também chamado de ácido clorossulfônico HSO₃Cl.

O trióxido de enxofre é um oxidante muito poderoso e é usado na fabricação de explosivos.

Riscos

Para a saúde

O então₃ É um composto altamente tóxico por todas as vias, ou seja, inalação, ingestão e contato com a pele.

Membranas mucosas irritantes e corrosivas. Causa queimaduras na pele e nos olhos. Seus vapores são muito tóxicos quando inalados. Ocorrem queimaduras internas, falta de ar, dor no peito e edema pulmonar.

É venenoso. Sua ingestão provoca queimaduras graves na boca, esôfago e estômago. Além disso, é suspeito de ser cancerígeno.

De incêndio ou explosão

Representa perigo de incêndio ao entrar em contato com materiais de origem orgânica como madeira, fibras, papel, óleo, algodão, entre outros, principalmente se estiverem úmidos.

Também existe o risco de entrar em contacto com bases ou agentes redutores. Combina-se com a água de forma explosiva, formando ácido sulfúrico.

O contato com metais pode produzir gás hidrogênio H₂ que é muito inflamável.

O aquecimento em potes de vidro deve ser evitado para prevenir possível ruptura violenta do recipiente.

Impacto ambiental

O então₃ É considerado um dos maiores poluentes presentes na atmosfera terrestre. Isso se deve ao seu papel na formação de aerossóis e sua contribuição para a chuva ácida (devido à formação do ácido sulfúrico H₂SW₄).

O então₃ é formado na atmosfera pela oxidação do dióxido de enxofre SO₂. Ao formar o SO₃ reage rapidamente com a água para formar ácido sulfúrico H₂SW₄. De acordo com estudos recentes, existem outros mecanismos de transformação de OS₃ na atmosfera, mas devido à grande quantidade de água presente nela, ainda é considerado muito mais provável que SO₃ torna-se principalmente H₂SW₄.

O então₃ O gás ou os resíduos industriais gasosos que o contêm não devem ser lançados na atmosfera por se tratar de um poluente perigoso. É um gás altamente reativo e, como mencionado acima, na presença de umidade no ar, SO₃ torna-se ácido sulfúrico H₂SW₄. Portanto, no ar o SO₃ persiste na forma de ácido sulfúrico, formando pequenas gotículas ou aerossóis.

Se as gotículas de ácido sulfúrico entrarem no trato respiratório de humanos ou animais, elas aumentam rapidamente de tamanho devido à umidade presente, portanto, têm a possibilidade de penetrar nos pulmões. Um dos mecanismos pelos quais a névoa ácida de H₂SW₄ (ou seja, SO₃) pode produzir forte toxicidade porque altera o pH extracelular e intracelular de organismos vivos (plantas, animais e humanos).

De acordo com alguns pesquisadores, névoa de SO₃ É a causa do aumento de asmáticos em uma área do Japão. SO nevoeiro₃ Tem um efeito muito corrosivo para os metais, razão pela qual as estruturas metálicas construídas pelo homem, como algumas pontes e edifícios, podem ser severamente afetadas.

O então₃ O líquido não deve ser descartado em canos de esgoto ou esgoto. Se derramado em esgotos, pode criar risco de incêndio ou explosão. Se derramado acidentalmente, não direcione um jato de água para o produto. Nunca deve ser absorvido por serragem ou outro absorvente combustível, pois pode causar incêndios.

Deve ser absorvido em areia seca, terra seca ou outro absorvente inerte totalmente seco. O então₃ Não deve ser lançado no meio ambiente e nunca deve ser permitido que entre em contato com ele. Deve ser mantido longe de fontes de água, pois produz ácido sulfúrico, prejudicial aos organismos aquáticos e terrestres.

Referências

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