Trioxid síry Chemické vlastnosti,Použití,Výroba
Chemické vlastnosti
Trioxid síry, S03, známý také jako anhydrid síry, jehly nebo polymer, existuje v řadě modifikací, které se liší molekulární formou a krystalickou formou. Má bílou, ledovou modifikaci, která taje při 16 °C, a dvě další formy podobné bestosu, které tají při vyšších teplotách 33 a 62 °C. Bezbarvá kapalná nebo plynná forma má dráždivé, toxické výpary a vře při 45 °C (112 °F).
Trioxid síry je vysoce reaktivní látka, silné oxidační činidlo a nebezpečí požáru. Reaguje s oxidy kovů za vzniku síranů a s vodou za vzniku kyseliny sírové. Trioxid síry se používá k sulfonaci.
Fyzikální vlastnosti
Bezbarvá kapalina při teplotě okolí a atmosférickém tlaku; na vzduchu se kouří.
Trioxid sírový má tendenci polymerovat, zejména v přítomnosti stopových množství vody nebo kyseliny sírové. Rychlost jeho polymerace však značně klesá, jak se blíží jeho bod tuhnutí. Pevný (polymerní) oxid sírový existuje ve třech polymorfních fázích: alfa-, beta- a gama-modifikace.
Fáze alfa je tvořena ledovými jehličkami s polymerní síťovanou strukturou. Taje při 62,3 °C a má tlak par 73 torrů při 25 °C.
Modifikace beta je metastabilní alotrop s bílými, azbestu podobnými, lesklými jehličkami tvořenými polymerními molekulami, taje při 32,5 °C a má tlak par 344 torrů při 25 °C.
Modifikace gama může za běžných teplot existovat v pevné nebo kapalné formě. V pevné formě se jedná o koloidní hmotu podobnou ledu, která taje při 16,8 °C. V kapalné formě má hustotu 1,9224 g/ml a vře při 44,8 °C. Tlak par je 433 torrů při 25 °C. Gama fáze se skládá jak z cyklických trimerů, tak z molekul monomerů. Při tání pevného oxidu siřičitého přechází na jeho fázi gama, která při tuhnutí přechází na modifikaci alfa.
Kritická teplota SO3 je 217,8 °C; kritický tlak 80,97 atm; kritická hustota 0,63 g/cm3; dielektrická konstanta kapalného SO3 při 18 °C je 3,11.
Oxid siřičitý se rozpouští ve vodě za vzniku kyseliny sírové a vzniku velkého množství tepla.
Použití
Trioxid sírový se používá jako meziprodukt při výrobě kyseliny sírové a olea pro sulfonování, zejména barviv a barvicích látek, a pro výrobu bezvodé kyseliny dusičné a výbušnin. Tuhý oxid sírový se prodává pod názvy Sulphan a Triosul a používá se především k sulfonaci organických kyselin. Tetrafluorid sírový je fluorizační činidlo. Hexafluorid sírový slouží jako plynný izolátor ve vysokonapěťových elektrických zařízeních. Fluorid sírový se používá jako insekticid a fumigant.
Sulfonace organických sloučenin, zejména neiontových detergentů, kolektorů sluneční energie. Obvykle se vyrábí v zařízení, kde se má používat.
Způsoby výroby
Trioxid sírový se vyrábí jako meziprodukt při výrobě kyseliny sírové kontaktním postupem (viz kyselina sírová). Tento proces zahrnuje katalytickou oxidaci oxidu siřičitého na trioxid.
Trioxid sírový se připravuje v laboratoři zahříváním dýmající kyseliny sírové, kondenzací jejích par a shromažďováním v chladném recipientu. Při kondenzaci par pod 27 °C za přítomnosti stopové vlhkosti vznikají všechny tři polymorfní fáze SO3. Ty lze oddělit frakční destilací. Kondenzací par při teplotě nad 27 °C vzniká kapalná varianta gama-trioxidu sírového.
Všeobecný popis
Trioxid sírový je bezbarvá až bílá krystalická pevná látka, která se na vzduchu kouří. Často se dodává s inhibitorem, aby se zabránilo polymeraci. Trioxid síry prudce reaguje s vodou za vzniku kyseliny sírové s uvolněním tepla. Trioxid síry je korozivní pro kovy a tkáně. Trioxid síry způsobuje popáleniny očí a kůže. Při požití způsobuje těžké popáleniny ústní dutiny jícnu a žaludku. Páry jsou velmi toxické při vdechování. Při styku s organickými materiály, jako je dřevo, bavlna, dřevovláknité desky atd. představuje oxid siřičitý nebezpečí požáru.
Vzduch & Reakce s vodou
Spojuje se s vodou s výbušnou silou a díky své kyselosti vytváří kyselinu sírovou Oxid siřičitý zuhelnatí většinu organických látek. Při vystavení vzduchu oxid siřičitý rychle absorbuje vlhkost a uvolňuje husté bílé dýmy .
Profil reaktivity
Reakce oxidu siřičitého s difluoridem kyslíku je velmi prudká a dochází k výbuchům, pokud reakce probíhá za nepřítomnosti rozpouštědla . Reakce trioxidu sírového v nadbytku s tetrafluorethylenem způsobuje výbušný rozklad na karbonylfluorid a oxid siřičitý . Reakce bezvodé kyseliny chloristé s trioxidem síry je prudká a doprovázená vývinem značného množství tepla (Pascal 16:300 1931-34). Kapalný oxid siřičitý prudce reaguje s nitrylchloridem, a to i při teplotě 75 °C. Reakce oxidu siřičitého s oxidem olovnatým způsobuje bílou luminiscenci . Kombinace jódu, pyridinu, trioxidu síry a formamidu vyvinula po několika měsících přetlak plynu. To je způsobeno pomalou tvorbou kyseliny sírové, z vnější vody nebo dehydratací formamidu na kyanovodík.
Nebezpečí
Oxidační činidlo, nebezpečí požáru při styku s anorganickými materiály, při tání formy α dochází k výbušnému zvýšení tlaku par. Anhydridse slučuje s vodou za vzniku kyseliny sírovéa vyvíjí se teplo. Vysoce toxický, silně dráždí tkáně.
Zdravotní nebezpečnost
Trioxid síry je vysoce toxický. Je dráždivý a žíravý pro sliznice. Při vdechnutí nebo požití je jedovatý. Při kontaktu způsobuje těžké popáleniny kůže a očí.
Nebezpečí požáru
Nebezpečí požáru při styku s organickými materiály. Při tání alfa formy dochází k výbušnému zvýšení tlaku par. S vodou se spojuje s výbušným násilím za vzniku kyseliny sírové. Může zapálit jiné hořlavé materiály (dřevo, papír, olej atd.). V nádržích a zásobníkových vozech se mohou hromadit hořlavé jedovaté plyny. Odtok do kanalizace může způsobit nebezpečí požáru nebo výbuchu. Při styku s vodou vytváří kyselinu sírovou. Vyhněte se vodě a organickým materiálům. Při styku se vzduchem absorbuje oxid sírový vlhkost a uvolňuje husté bílé výpary.
Bezpečnostní profil
Jedovatý při vdechnutí. Systémové účinky na člověka při vdechnutí: kašel a jiné plicní a čichové změny. Žíravá dráždivá látka pro kůži, oči a sliznice. Bouřlivá reakce s O2F2, PbO, NClO2, HClO4, P, tetrafluoretylenem, acetonitrilem, kyselinou sírovou, dimethylsulfoxidem, dioxanem, vodou, difenylrtuť, formamidem, jódem, pyridinem, oxidy kovů. Reaguje s vodní parou za vzniku korozivních, toxických výparů kyseliny sírové. Při zahřátí na rozklad uvolňuje toxické výpary SO,. Viz také KYSELINA SÍROVÁ.
Potenciální expozice
Oxid siřičitý se používá jako sulfatační a sulfonovací činidlo pro detergenty, přísady do mazacích olejů a jiné organické sloučeniny; v kolektorech sluneční energie. Používá se také jako meziprodukt při výrobě kyseliny sírové a při výrobě výbušnin.
Skladování
Tlak par oxidu siřičitého rychle stoupá s rostoucí teplotou a při tání formy α je nárůst tlaku výbušný; přepravní a skladovací nádoby proto musí odolávat tlaku 10 až 15 atm. Trioxid sírový reaguje prudce a vysoce exotermicky s vodou za vzniku kyseliny sírové. Při styku s vlhkým vzduchem dýmá a vytváří mlhu kyseliny sírové, která nakonec zaplní veškerý dostupný prostor; koroduje také kovy. Je silným oxidačním činidlem a v kapalné fázi karbonizuje organické materiály.
Přeprava
UN1829 Stabilizovaný oxid siřičitý, třída nebezpečnosti: 8; Štítky:
Neslučitelnost
Hořlavý a žíravý. Silný oxidant. Bouřlivě reaguje s vodou, párou nebo vlhkostí, přičemž se uvolňuje žíravá kyselina sírová. Bouřlivé reakce nastávají při styku se silnými zásadami; silnými kyselinami, chemicky aktivními kovy; redukčními činidly; jemně dělitelnými kovy; kyanidy, dusičnany, pikráty, fulmináty, chlorečnany, sulfidy, karbidy, fosforem, difluoridem kysličníku, oxidem barnatým; oxidem olovnatým; difenylrtuťnatým; alkoholy, nitrylchloridem; acetonitrilem, dioxanem, tetrafluorethylenem.
Likvidace odpadu
Znovuplnitelné lahve se stlačeným plynem vraťte dodavateli. Nenaplnitelné lahve by měly být zlikvidovány v souladu s místními, státními a federálními předpisy. Zbylý plyn nechte pomalu unikat do atmosféry v neuzavřeném prostoru nebo v odsávací digestoři. Znovuplnitelné lahve by měly být vráceny původnímu dodavateli se zajištěnými uzávěry ventilů a výstupními zátkami a s nasazenými ochrannými krytkami ventilů.