Schwefeltrioxid


Schwefeltrioxid

Strukturformel
Strukturformel von Schwefeltrioxid
Allgemeines
Name Schwefeltrioxid
Andere Namen
  • Schwefelsäureanhydrid
  • Acidum sulfuricum anhydricum
Summenformel SO3
CAS-Nummer 7446-11-9
PubChem 24682
Kurzbeschreibung

farblose an der Luft rauchende Masse[1]

Eigenschaften
Molare Masse 80,06 g·mol−1
Aggregatzustand

fest (α-, β-Form), flüssig (γ-Form)

Dichte

2,00 g·cm−3(γ-Form)[2]

Schmelzpunkt

62,2 °C (α-), 32,5 °C (β-) 16,8 °C(γ-Form) [2]

Siedepunkt

44,45 °C (β-, γ-Form), α-Form zersetzt sich bei 50 °C [2]

Dampfdruck

260 hPa (20 °C) [2]

Löslichkeit

explosionsartige Hydrolyse in Wasser[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 314-335
EUH: 014
P: 201-​220-​260-​280-​284-​305+351+338Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4][2]
Ätzend
Ätzend
(C)
R- und S-Sätze R: 35-37-14
S: 8-25-36/37/39-45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Schwefeltrioxid, SO3, ist das Anhydrid der Schwefelsäure. Es bildet bei Normbedingungen farblose, nadelförmige Kristalle, die äußerst hygroskopisch sind und sehr heftig (explosiv) mit Wasser reagieren. Es existieren für den Feststoff Schwefeltrioxid drei verschiedene Modifikationen. Einatmen hat Reizerscheinungen zur Folge, in der Lunge wird daraus Schwefelsäure, die ein lebensgefährliches Lungenödem auslösen kann.

Ca. 60 g Schwefeltrioxid in einer Ampulle

Gewinnung

Schwefeltrioxid wird technisch im Kontaktverfahren durch mit Vanadiumpentoxid katalysierte Oxidation von Schwefeldioxid mit Luftsauerstoff bei 420 °C hergestellt. Reines Schwefeltrioxid erhält man durch Abdestillieren aus Oleum, welches ein Zwischenprodukt bei der Schwefelsäureherstellung ist. Das zunächst gasförmige abdestillierte Schwefeltrioxid wird anschließend durch Kühlung zu flüssigem Schwefeltrioxid kondensiert. Bei Kondensation und Lagerung sind enge Temperaturgrenzen einzuhalten, da Festpunkt und Siedepunkt sehr nahe beieinander liegen.

Um kleinere Mengen Schwefeltrioxid zu erhalten, kann man es auch aus einer Mischung von Schwefelsäure und Phosphorpentoxid oder Metaphosphorsäure (H4P4O12, cyclo-Phosphat) abdestillieren.

Verwendung

Es dient hauptsächlich zur Herstellung von Schwefelsäure:

$ \mathrm{SO_3 + H_2O \longrightarrow H_2SO_4} $

In Schwefelsäure löst sich Schwefeltrioxid schneller als in Wasser und bildet Dischwefelsäure. Mit Wasser wird diese dann zu Schwefelsäure umgesetzt:

$ \mathrm{SO_3 + H_2SO_4 \longrightarrow H_2S_2O_7} $
$ \mathrm{H_2S_2O_7 + H_2O \longrightarrow 2\ H_2SO_4} $

Weiter zur Herstellung von Fluorsulfonsäure und Chlorsulfonsäure

$ \mathrm{SO_3 + HF \longrightarrow FSO_3H} $

Vermischt man Schwefeltrioxid mit Alkoholen, entstehen Schwefelsäureester:

$ \mathrm{SO_3 + R \! - \! OH \ \longrightarrow \ R \! - \! O-SO_3H} $

Diese Reaktion wird bei der Herstellung von Tensiden genutzt:

$ \mathrm{SO_3 + C_{12}H_{23}\! - \! OH \ \longrightarrow \ C_{12}H_{23} \! - \! O-SO_3H} $

Die Schwefelsäureester werden mit Natronlauge neutralisiert und liefern so Fettalkoholsulfate. Weiter ist Schwefeltrioxid als Oxidationsmittel geeignet. Es wurde auch zur Herstellung von Rauchgranaten benutzt, da bereits ein Tropfen flüssiges Schwefeltrioxid einen großen Raum komplett einnebeln kann.

Eigenschaften

Gasförmiges Schwefeltrioxid liegt als Monomer vor. Dieses ist trigonal-planar gebaut und enthält drei gleich lange S–O-Doppelbindungen:

Strukturformel von Schwefeltrioxid

Die angegebene Strukturformel setzt sich aus wie folgt aussehenden mesomeren Grenzstrukturen zusammen:

Beispiele mesomerer Grenzstrukturen von Schwefeltrioxid.

Es liegt im Gleichgewicht mit S3O9-Molekülen vor. Wird (gasförmiges) SO3 unter −80 °C abgekühlt, bildet sich das sog. γ-SO3. Dieses besteht aus S3O9-Molekülen. Es ist nicht planar aufgebaut, sondern formt einen gewellten Ring. Dabei sind die Schwefelatome von Sauerstoff verzerrt tetraedisch umgeben.

γ-Schwefeltrioxid

Schwefeltrioxid verkohlt augenblicklich Gummi und die meisten Kunststoffe wie PVC, nur spezielle Kunststoffe wie beispielsweise Teflon und Perfluoralkoxy[5] sind relativ beständig.

Einzelnachweise

  1.  Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Eintrag zu CAS-Nr. 7446-11-9 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. August 2007 (JavaScript erforderlich)
  3. Datenblatt Sulfur trioxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. April 2011.
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. THOMAFLUID-PFA Chemical Tubing – Standard. Abgerufen am 16. Juli 2012