Строение сульфит-иона

Сульфит-ион имеет строение тригональной пирамиды с атомом серы в вершине. Гибридизация серы sp³. На атоме серы имеется неподеленная электронная пара.

Гидросульфит-ион существует в виде двух изомерных форм. В изомере I атом водорода связан с атомом серы, а в изомере II – с атомом кислорода. При температуре 20 °С доля второй формы составляет 20 %.

Химические свойства сульфитов

1. Растворимые сульфиты сильно гидролизуются:

Na₂SO₃ + H₂O = NaHSO₃ + NaOH;

SO₃^2- + H₂O = HSO₃^- + OH^-.

2. Сернистая кислота и её соли проявляют ярко выраженные восстановительные свойства :

Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄;

K₂Cr₂O₇ + 3K₂SO₃ + 4H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 4H₂O.

3. Водные растворы сульфитов щелочных металлов окисляются на воздухе :

2Na₂SO₃ + O₂ = 2Na₂SO₄.

4. Твердые сульфиты щелочных металлов при сильном нагревании диспропорционируют :

4Na₂SO₃ = 3Na₂SO₄ + Na₂S (при 900°С);

а соли щелочноземельных металлов разлагаются при нагревании в вакууме до оксидов:

CaSO₃ = CaO + SO₂.

1.12. Соединения серы (VI)

Степень окисления +6 для серы является довольно устойчивой и проявляется в соединениях с более электроотрицательными элементами: в гексафториде SF₆, оксо- и диоксогалогенидах, оксиде и соответствующих им анионах. Мы познакомимся со свойствами триоксида серы и серной кислоты.

1.12.1. Оксид серы (VI) Строение молекулы so3

В газовой фазе триоксид серы существует в виде мономерных молекул. Атом серы находится в состоянии sp²-гибридизации, форма молекулы – правильный треугольник. Длина связи S – O равна 0,142 нм, валентный угол составляет 120°. Кратность связи S – O равна 2.

Твердый серный ангидрид образует несколько полиморфных модификаций. В льдоподобной γ-SO₃ тетраэдры SO₄ связаны общими вершинами в циклические тримеры S₃O₉, напоминающие циклические силикаты.

При плавлении образуется жидкость, состоящая, главным образом, из тримеров.

Физические свойства оксида серы (VI)

При обычных условиях триоксид серы – бесцветная жидкость.

Химические свойства оксида серы (VI)

1. Серный ангидрит термически неустойчив. Его разложение начинается при 450 °С, а при 1200 °С в газовой фазе полностью отсутствуют молекулы SO₃:

2SO₃ = 2SO₂ + O₂.

2. Бурно взаимодействует с водой с выделением большого количества тепла. Газообразный триоксид серы плохо поглощается водой, так как образуется туман :

nSO₃ + H₂O = H₂SO₄· nSO₃ (олеум).

3. Проявляет свойства типичного кислотного оксида :

SO₃ + CaO = CaSO₄;

SO₃ + NaOH = NaHSO₄;

SO₃ + 2NaOH = Nа₂SO₄ + Н₂О.

4. Серный ангидрит – одно из самых реакционноспособных соединений. Он проявляет только окислительные свойства, например:

2SO₃ + C = 2SO₂ + CO₂;

2SO₃ + 2HBr = SO₂ + Br₂ + H₂SO₄.

Получение оксида серы (VI)

В промышленности производится в огромных масштабах с целью получения серной кислоты:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (450 °C, катализатор V₂O₅).

В лаборатории получают термическим разложением некоторых сульфатов:

Fe₂(SO₄)₃ = Fe₂O₃ + 3SO₃.

1.12.2. Серная кислота

При растворении триоксида серы в воде образуется сильная серная кислота – один из важнейших продуктов химического производства.