Schwefeltrioxid

 
Gefahrensymbole:

 

Struktur der Verbindung:
Summenformel: SO3
Molmasse:  
R/S-Sätze: R, S
MAK-Werte:
Dichte:  g/cm3  
Schmelztemperatur:
Siedetemperatur:
Löslichkeit: i
 
Eigenschaften:

Schwefeltrioxid kommt in mehreren Modifikationen vor. Monomer existiert es nur im Gaszustand in Gleichgewicht mit S3O9-Molekülen.

 3 SO3 S3O9             ΔH = -126kJ/mol

 Das SO3-Molekül ist trigonal planar gebaut und enthält drei gleichstarke S-O-Doppelbindungen.

abb kolloq 3

Die Atomorbitale pz, dxy und dyz bilden nach der VB-Theorie (Valence-Bond-Theorie) pd²-Hybridorbitale, die für π-Bindungen geeignet sind.

Kühlt man gasförmiges Schwefltrioxid auf -80°C ab, entsteht kristallines, eisartiges γ-SO3, das bei 17°C schmilzt und bei 44°C siedet. γ-SO3 ist aus S3O9-Molekülen aufgebaut. Es sind gewellte Ringe, in denen die S-Atome verzerrt tetraedrisch von Sauerstoff umgeben sind.

abb.kolloq 3

Unterhalb der Raumtemperatur wandelt sich γ-SO3 in stabilere, asbestartige Modifikation (β-SO3, α-SO3) um, die weiße, seidigglänzende Nadeln bilden.  β-SO3 besteht aus kettenförmigen Molekülen und ist eigentlich eine Polyschwefelsäure.

abb. kolloq3

Die genaue Struktur von α-SO3 ist nicht bekannt, aber wohl ähnlich der β-SO3-Struktur. Schwefeltrioxid ist eine sehr reaktive Verbindung, ein starkes Oxidationsmittel und das Anhydrid der Schwefelsäure.

Darstellung:
Schwefeltrioxid ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure. Schwefelsäure wird heute über das Kontaktverfahren hergestellt. Dazu wird zunächst Schwefeldioxid durch Rösten von sulfidischen Erzen gewonnen. Beim anschließenden Kontaktverfahren dienen Vanadiumverbindungen als Sauerstoffüberträger.

Bei zunehmender Temperatur verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung SO2, da die Reaktion exotherm ist. Bei Raumtemperatur reagieren SO2 und O2 praktisch nicht miteinander. Bei höheren Temperaturen stellt sich zwar das Gleichgewicht schnell ein, es liegt aber dann auf der Seite von SO2. Damit die Reaktion bei günstiger Gleichgewichtslage mit gleichzeitig ausreichender Reaktionsgeschwindigkeit abläuft, müssen Katalysatoren verwendet werden. Beim Kontaktverfahren benutzt man V2O5 auf SiO2 als Trägermaterial und arbeitet bei 420-440°C. Bei der Sauerstoffübertragung durch den Katalysator laufen schematisch folgende Reaktionen ab.

V2O5 + SO2 → V2O4 + SO3

V2O4 + ½ O2 → V2O5

 SO3 löst sich schneller in H2SO4 als in Wasser. Dabei bildet sich Dischwefelsäure. Diese wird dann mit Wasser zu H2SO4 umgesetzt.

SO3 + H2SO4 → H2S2O7

H2S2O7 + H2O → 2 H2SO4

Verwendung:
Schwefeltrioxid ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure.

 

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