Кисневмісні сполуки сірки( VI)

При підвищеній температурі в присутності каталізатора V₂O5 оксид сірки (IV) окиснюється киснем до оксиду сірки(VІ):

2SO₂ + О₂ = 2SO₃.

У рідкому стані оксид сірки(УІ) існує у вигляді тримера (sp3-гШ|>идизація АО сірки):

У твердому стані SO3 утворює полімерні зигзагоподібні лан­цюги:

Оксид сірки(VІ) у вигляді молекули перебуває лише в газо­подібному стані. Атомні орбіталі сірки в ній знаходять в стані sp²-гібридизації;

У рідкому стані оксид сірки (VІ) існує у вигляді тримера (sp³-гібридизація АО сірки):

У твердому стані SО₃ утворює полімерні зигзагоподібні ланцюги:

Твердий оксид сірки(VІ) — це білі шовковисті кристали.

Оксид сірки(VІ) активно реагує з водою, утворюючи сірчану кислоту:

SO₃ + Н₂О = H₂SO₄.

Промисловий спосіб одержання H₂SO₄ базується на поглинанні SO₃ концентрованою сірчаною кислотою (ні в якому разі не водою), при цьому утворюється суміш полісірчаних кислот, яку називають олеум. Склад олеуму можна представити формулою Н₂SO₄ ▪ nSO₃ (n = 1—6). Олеум (у перекладі з латинської «масло») це в’язка важка рідина. При розведенні олеуму розчином сірчаної кислоти одержують концентровану (96 %) H₂SO₄. Інколи використовують також сірчану кислоту з масовою часткою 100 %, яка має назву моногідрат (SO₃ * Н₂О). Моногідрат практично не проводить електричний струм, оскільки молекули H₂SO₄ не можуть дисоціювати у відсутності розчинника (Н₂О зв'язана).

Концентрована сірчана кислота — в'язка, важка, нелетка рідина (р = 1,86 г/см³, Тпл =10 °С, Ткип = 340 °С). Для приготування розчину H₂SO₄ її слід обережно лити тонким струменем у воду (не навпаки!) при інтенсивному перемішуванні розчину, який розігрівається й закипає, тому розведення необхідно здійснювати лише в термостійкому посуді.

H₂SO₄ — сильна двохосновна кислота (К₂=1,3 • 10^-2), для якої характерні дегідратуючі властивості. Спорідненість H₂SO₄ з водою настільки велика, що концентрована кислота не тільки зв'язує вільну воду, але й відбирає її у різних сполук, внаслідок чого вони обвуглюються. Наприклад, цукор під дією H₂SO_4(K) чорніє, при цьому відчувається запах паленого цукру. Причиною цього є його часткова карамелізація.

Концентрована сірчана кислота — сильний окисник. За нормальних умов вона не взаємодіє лише з платиновими металами та золотом, а також із залізом, алюмінієм, хромом та деякими іншими металами (пасивує їх). Концентрована кислота окиснює метали, що стоять правіше водню в електрохімічному ряді напруг (мідь, срібло, ртуть), а також багато неметалів, відновлюючись при цьому до SO₂:

Hg + 2H2SO_4(к)= HgSO₄ + SO₂ + 2H₂O,

C + 2H₂SO_4(к)= CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O.

Взаємодією з активними металами сірка (+6) відновлюється до SO₂, S або H₂S. Так, в залежності від кількісних співвідношень, H₂SO₄. відновлюється цинком до різноманітних продуктів:

Zn + 2Н₂S⁺⁶О_4(к) = ZnSO₄ + S⁺⁴ О₂ + 2Н₂О,

3Zn + 4Н₂S⁺⁶О_4(к) - 3ZnSO₄ + S⁰ + 4Н₂О,

4Zn + 5H₂S⁺⁶O_4(K) = 4ZnSO₄ + H₂S^-2 + 4Н₂О.

З галогенід-іонами H₂SO_4(K) реагує по-різному. Хлорид-іон нею не окиснюється, а бромід- та иодид-іони окиснюються до вільних Вг₂ та І₂, при цьому SO^4- відновлюється відповідно до SO₂ тa H₂S:

2KBr_(T) + 2H₂SO_4(K) = Вґ₂ + SO₂ + K₂SO₄ + 2H₂O,

8KI_(T) + 5H₂SO₄(K) = 4І₂ +.H₂S+ 4K₂SO₄ + 4H₂O.

Розведена сірчана кислота виявляє характерні властивості сильних кислот. Вона реагує з основними та амфотерними оксидами, гідроксидами, основами, деякими солями, розчиняє метали, розміщені в електрохімічному ряді напруг лівіше водню, утворюючи сульфати металів та водень:

Zn + H₂SO_4(p) = ZnSO₄.+ H₂↑.

Сірчана кислота утворює два ряди солей: сульфати та гідросульфати, більшість з яких добре розчинні у воді. Малорозчинні лише сульфати барію, стронцію, кальцію та свинцю.

Оксид сірки(VІ) на світлі легко окиснюється хлором, це окиснення супроводжується приєднанням хлору:

SO₂+ С1₂ = SO₂C1₂.

Внаслідок реакції утворюється безбарвна рідина, яка димить на повітрі — сульфурил хлорид. Останній використовують як хлоруючий агент органічних сполук. В гарячій воді він розкладається на дві кислоти:

SO₂C1₂ + 2Н₂О = H₂SO₄ + 2HC1.

Взаємодією оксиду сірки(VІ) з хлороводнем одержують хлор-сульфонову кислоту:

HSO₃C1 — рідина, яка димить на повітрі, t_пл = -80 °С, t_кип = +150 °С (з розкладанням). Використовують її у синтезі лікарських препаратів сульфаніламідного ряду (стрептоцид, норсульфазол та ін.)-

Взаємодією хлорсульфонової кислоти з пероксидом водню одержують пероксомоносірчану кислоту (кислоту Каро) — H₂SO₅:

H-О-SO₂ -СІ + H-О-О-Н  Н-О-SО₂-О-О-Н +НСІ.

Пероксодисірчану кислоту H₂S₂O₈ одержуюсь у промисловості анодним окисненням гідросульфат-іона. Пероксидисірчана кислота та її солі пероксосульфати — дуже сильні окисники, але лише в присутності каталізатора Ag⁺.