Oxid sírový

Oxid sírový SO₃ je jedním z oxidů síry. Je hlavní příčinou vzniku kyselých dešťů. Vyrábí se ve velkém množství jako prekurzor kyseliny sírové.

Využití

Oxid siřičitý je základní surovinou pro výrobu kyseliny sírové. K této výrobě se připravuje buď spalováním síry nebo pražením pyritu a poté se oxiduje na oxid sírový, jehož rozpouštěním ve vodě vzniká kyselina sírová. Protože má desinfekční a bělící účinky, používá se k desinfekci (tzv. síření) sudů a sklepních prostor pro skladování ovoce a zeleniny, k ošetřování osiv proti plísním a na bělení přírodních materiálů. V menší míře se užívá i jako konzervační činidlo (např. strouhaný křen v kyselém nálevu).

Výskyt

Oxid siřičitý se vyskytuje v sopečných plynech a rozpuštěný jako kyselina siřičitá v podzemních (minerálních) vodách ve vulkanicky aktivních oblastech. V menším množství byl spektroskopicky zjištěn v atmosféře planety Venuše. Je též obsažen v plynech vyvrhovaných sopkami na Jupiterově měsíci.

Příprava

Průmyslově se připravuje oxidací oxidu siřičitého

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃.

Tato reakce je silně exotermická a je vratná; proto je nutno ji provádět za relativně nízkých teplot do 500 °C a za přítomnosti katalyzátorů (např. platiny, nebo oxidu vanadičného, wolframového, molybdenového aj.). Za vysokých teplot vyšších než 800 °C probíhá tato reakce opačným směrem a z oxidu sírového vzniká opět oxid siřičitý a kyslík.

V laboratoři se oxid sírový připravuje obvykle tepelným rozkladem síranu železitého

Fe₂(SO₄)₃ → Fe₂O₃ + 3 SO₃

nebo destilací olea, což je roztok oxidu sírového v kyselině sírové.

Vlastnosti

Struktura

V plynném stavu má monomerní forma oxidu planární uspořádání (grupa symetrie D_3h). V kapalném i plynném skupenství existuje rovnováha mezi monomerem a trimerem (S₃O₉). V pevném stavu je oxid sírový vždy trimerní nebo polymerní. Cyklický trimer zaujímá vaničkovou konformaci (grupa symetrie D_3v) podobnou cyklohexanu.

Krystaluje v podobě bezbarvých rombických krystalů jako modifikace γ–SO₃; pokud přijde do styku s vodou, tak vytváří bílé jehličkovité krystaly modifikace β–SO₃, které jsou tvořeny směsí vláknitých polysírových kyselin. Nejstálejší formou oxidu sírového je α-SO₃, který má složitou vrstevnatou strukturu, vzniklou příčným spojováním řetězců.

Struktura monomeru a trimeru

Prostorová struktura monomerní a trimerní formy oxidu sírového

Chemické vlastnosti

S vodou reaguje velmi prudce, a podle stechiometrického poměru reakčních složek vzniká buď kyselina sírová

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

nebo oleum, případně směsi polysírových kyselin. Oxid sírový je velmi silné dehydratační činidlo: z organických látek odštěpuje vodu, např. jeho působením na ethanol vzniká ethen (ethylen)

CH₃CH₂OH + SO₃ → CH₂=CH₂ + H₂SO₄.

Reakci s halogenovodíky vznikají halogensírové kyseliny HSO₃X, např. reakcí s chlorovodíkem

SO₃ + HCl → HSO₃Cl

vzniká kyselina chlorsírová.

Oxid sírový velmi silnou Lewisovou kyselinou. Tvoří proto velké množství různých aduktů s mnoha organickými i anorganickými ligandy.

Použití

Průmyslově vyráběný oxid sírový se ihned zpracovává na kyselinu sírovou.

Bezpečnost

Oxid sírový je silně žíravý, neboť ve styku s tkáněmi těla z nich odnímá vodu a mění se na kyselinu sírovou.