Óxido de azufre (VI)



Óxido de azufre (VI)
Nombre (IUPAC) Óxido de azufre (VI)
Otros nombres Anhídrido sulfúrico
anhidruro del ácido sufúrico
Fórmula molecular SO3
Masa molar 80.06 g/mol
Número CAS [7446-11-9]
Densidad 1.92 g/cm3
Solubilidad (Agua) Hidrólisis
Punto de fusión 16.9 °C, 62.4 °F
Punto de ebullición 45 °C, 113 °F
Punto crítico 218.3 °C at 8.47 MPa
Datos Termodinámicos
Entalpía estándar
de formación
Δfgas
-397.77 kJ/mol
Entropía Estándar
molar S°gas
256.77 J.K–1.mol–1
Capacidad calorífica Cp,gas 24.02 J.K–1.mol–1
Riesgos
Clasifiación EU Corrosivo (C)
Frases R R14, R35, R37
Frases S S1/2, S26, S30, S45
Compuestos relacionados
Compuestos relacionados SO2
H2SO4
SO2Cl2
Excepto donde se indice lo contrario, los datos se dan para

materiales en sus condiciones estándar (a 25°C, 100 kPa)
Infobox disclaimer and references

El óxido de azufre (VI) o trióxido de azufre (SO3) es en condiciones normales un sólido incoloro de textura fibrosa, pero en condiciones estándar (a 25ºC y 1 atm) es un gas, un contaminante importante, siendo el principal agente de la lluvia ácida.

Es el producto de la oxidación del dióxido de azufre con oxígeno en presencia de un catalizador como el pentóxido de vanadio o de platino. Es producido a gran escala como precursor del ácido sulfúrico.


Conocimientos adicionales recomendados

Tabla de contenidos

Estructura y enlace

La forma gaseosa es una molécula trigonal plana de simetría D3h, como predice la teoría TREPEV. En la molécula del SO3, el átomo de azufre tiene un número de oxidación de +6, con una carga formal de 0, y está rodeado de 6 pares de electrones. Desde la perspectiva de la teoría de orbitales moleculares, la mayor parte de estos pares de electrones son no-enlazantes, comportamiento típico de las moléculas hipervalentes.


Reacciones químicas

En presencia de agua reaccióna violentamente dando lugar a la formación de ácido sulfúrico, haciendo que sea altamente corrosivo. El SO3 es el anhídrido ácido del H2SO4, de manera que se produce la siguiente reacción:

SO3(l) + H2O(l) → H2SO4(l) (+88 kJ mol−1)

La reacción es rápida y exotérmica. Alrededor de 340ºC, el ácido sulfúrico, el trióxido de azufre y el agua coexisten en concentraciones significativas de equilibrio. El trióxido de azufre también reacciona con dicloruro de azufre para producir cloruro de tionilo

SO3 + SCl2 → SOCl2 + SO2


Síntesis

El trióxido de azufre puede ser preparado en laboratorio por pirólisis en dos etapas a partir de bisulfato sódico

1) Deshidratación
2NaHSO4 → Na2S2O7 + H2O  a 315°C
2) Cracking
Na2S2O7 → Na2SO4 + SO3  a 460°C

Este método funcionar para otros bisulfatos metálicos, siendo el factor controlante la estabilidad de la sal intermedia del pirosulfato.

Industrialmente, el trióxido de azufre se obtiene por proceso de contacto. El dióxido de azufre, obtenido generalmente quemando azufre o pirita, primero es purificado por precipitación electroestática. El dióxido purificada es oxidado en atmósfera de oxígeno a 400-600ºC sobre un catalizador de pentóxido de vanadio V2O5 activado con óxido de potasio K2O en soporte de sílice o de Kieselguhr. Con platino también funciona muy bien pero es demasiado caro y es más fácilmente contaminado por impurezas.

La mayoría del trióxido de azufre hecho de esta manera es convertido en ácido sulfúrico, pero no por adición directa de agua, con la que formaría vapores; sino por absorción en ácido sulfúrico concentrado y dilución con agua del oleum producido.


Estructura del sólido SO3

  La naturaleza del sólido SO3, es una sorprendente área compleja porque su estructura cambia debido a trazas de agua.[1] En la condensación del gas absolutamente puro, el trióxido de azufre condensa en un trímero llamado γ-SO3. Esta forma molecular es un sólido sin color con un punto de fusión de 16.8ºC y adopta una estructura cíclica descrita como [S(=O)2(μ-O)]3.[2]

Si el trióxido de azufre condensa alrededor de 27ºC, se produce α-SO3 de apariencia fibrosa, parecida a los asbestos (con los que no guarda relación química). Estructuralmente es el polímero [S(=O)2(μ-O)]n. La cadena termina por ambos extremos con grupos OH (de ahí que el α-SO3 no es realmente una forma del SO3). β-SO3, al igual que la forma alfa, es de aspecto fibroso pero tiene distinto peso molecular, consistente en un polímero hidroxilo que funde a 32.5ºC. Las formas gamma y beta son metaestables, que finalmente pasan a la forma estable alfa si se deja el suficiente tiempo. Esta conversión esta causada por trazas de agua.[3]

Las presiones relativas del trióxido de azufre sólido son alpha < beta < gamma, tal y como indica su peso molecular relativo. La forma líquida del trióxido de azufre coincide con la forma gamma. De modo que, calentando un cristal de α-SO3 hasta su punto de fusión, causa un aumento repentino de la presión de vapor, que puede ser tan potente como para hacer añicos el recipiente de cristal en el cual ha sido calentado. Este efecto se conoce como la “explosión alfa”[3]

SO3 es agresivamente higroscópico. De hecho, el calor de hidratación de las mezclas de trióxido de azufre y madera o algodón pueden arder, ya que el SO3 deshidrata a los carbohidratos.


Fuentes

  • WebElements
  • NIST Standard Reference Database
  • European Chemicals Bureau


Referencias

  1. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  2. Advanced Inorganic Chemistry by Cotton and Wilkinson, 2nd ed p543
  3. a b Merck Index of Chemicals and Drugs, 9th ed. monograph 8775
 
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