Свойства диоксида серы

Диоксид серы S0₂, или сернистый ангидрид (молекулярная масса 64,066) при обычной температуре представляет собой бес­цветный газ с характерным резким запахом, сильно раздражаю­щим слизистые оболочки глаз и дыхательных органов. Он лег­ко превращается в жидкость при атмосферном давлении и ох­лаждении до —10,1 °С. Давление паров S0₃ над жидкой фазой составляет 0,32 МПа при 20 °С и 0,83 МПа при 50 °С.

В одном объеме воды при 20 ^СС растворяется около 40 объе­мов S0₂; при этом выделяется 34,4 кДж/моль тепла.

Растворимость S0₂ в воде уменьшается при повышении тем-

пературы. Данные, приведенные в Приложении IX, позволяют рассчитать растворимость SO2 в воде в зависимо­сти от температуры и содержания ди­оксида серы в газовой фазе. Раство­римость 50г в серной кислоте мень­ше, чем в воде. С повышением кон­центрации серной кислоты раствори­мость SO2 вначале уменьшается, до­стигает минимума в 85%-ной H2SO4, а затем вновь увеличивается (см. При­ложение IX).

В присутствии катализатора диоксид серы окисляется

Соединяясь с водой, он образует сернистую кислоту

которая может существовать только в растворе.

При взаимодействии диоксида серы с хлором образуется сульфурилхлорид

В химических реакциях S0₂ может быть как окислителем, так и восстановителем.

Свойства триоксида серы

Триоксид серы S0₃, или серный ангидрид (молекулярная масса 80,056) в обычных условиях представляет собой бесцвет­ный газ, который на воздухе мгновенно взаимодействует с па­рами воды с образованием тумана — взвешенных в воздухе ка­пель серной кислоты. Газообразный S0₃ сжижается при 44,75 °С с образованием бесцветной жидкости.

Твердый S0₃ может существовать в нескольких формах — а, р и у, температуры плавления которых соответственно рав­ны 16,8; 31,5 и 62,2 °С. Исследования показали, что а-форма со­ответствует по составу S0₃; другие формы представляют собой продукты полимеризации триоксида серы. По-видимому, су­ществуют и другие высокомолекулярные соединения S0₃.

Формы S0₃ отличаются друг от друга строением кристалли­ческой решетки, значением давления паров, химической актив­ностью и другими свойствами.

Давление паров р триоксида серы (в Па) можно определить по следующим уравнениям

При кристаллизации серного ангидрида и его полимеризации при 25 °С) выделяется различное количество тепла:

Твердые полимерные формы триоксида серы при нагревании диссоциируют.

С водой S0₃ реагирует чрезвычайно энергично с образовани­ем серной кислоты и выделением большого количества тепла S0₃ (газ) + Н₂0 (жидк) = H₂S0₄ (жидк) +131,1 кДж (31,29 ккал)

На этом основано водоотнимающее действие S0₃; триоксид серы является сильным окислителем, вызывая обугливание рас­тительных и животных тканей. Окисляя серу, фосфор, углево­дороды и некоторые другие вещества, S0₃ восстанавливается до S0₂. Высокополимерные формы триоксида серы химически инертны; они менее энергично реагируют с водой, слабо дымят на воздухе и их обугливающее действие проявляется в незначи­тельной степени.

Жидкий серный ангидрид смешивается с S0₂ во всех соот­ношениях, твердый серный ангидрид растворяется в жидком

S0₃ не образуя с ним химических соединений. С азотной кис­ лотой жидкий S0₃ смешивается в любых соотношениях При этом образуется устойчивое соединение типа (S0₃)₂HNО₃ (т пл. 106,5°С) растворенное в избытке одного из компонентов смеси. На рис. 1-12 показана температура затвердевания смесей олеума и азотной кислоты.

Триоксид серы взаимодействует также с оксидами азота (NO, N₂0₃, N0₂, N₂0₅), с мышьяковистым ангидридом, энер­гично реагирует с основными оксидами и основаниями.

Газообразный S0₃ реагирует с хлористым водородом.обра­зуя хлорсульфоновую кислоту S0₂(0H)C1; при взаимодействии

S0₃ с аммиаком получается амидосульфонат аммония NHS0₂ONH₄, из которого приготовляют сульфамат аммония NH₂S0₂CNH4 — эффективный гербицид.