一、SO?的物理性質(zhì)?
剛接觸三氧化硫時(shí),很多人會被它的狀態(tài)搞暈 —— 一會兒是固體,一會兒成液體,堪稱化學(xué)界的 “變形金剛”。其實(shí)它有 α、β、γ 三種同素異形體,常溫下常以混合體存在,熔點(diǎn)也跟著變得 “不固定”。?
α 型像冰晶,β 型是石棉狀針晶,兩者熔點(diǎn)都在 62℃左右,50℃就能升華;?
γ 型最 “活潑”,16.8℃就熔化成油狀液體,44.8℃就沸騰,密度達(dá) 1.97g/cm,比水重近一倍。?
更神奇的是它的分子結(jié)構(gòu):氣態(tài)時(shí)是完美的平面三角形,硫原子穩(wěn)居中心,和三個(gè)氧原子形成 120° 鍵角,還藏著一個(gè)四中心六電子的 “大 π 鍵”,這正是它性質(zhì)活潑的關(guān)鍵。?
二、化學(xué)性質(zhì)?
三氧化硫的化學(xué)行為能用 “劇烈” 二字概括,實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須打起十二分精神:?
1. 遇水就 “炸鍋”,化身硫酸制造者?
它和水的反應(yīng)堪稱 “放熱狂魔”,方程式簡單卻暗藏危險(xiǎn):SO? + H?O = H?SO? + 大量熱,ΔH 低至 - 88kJ/mol。工業(yè)上從不敢直接用水吸收,而是用 98% 濃硫酸 “溫柔對接”,否則會產(chǎn)生漫天酸霧。要是過量 SO?溶進(jìn)硫酸,還會生成焦硫酸(H?S?O?),這就是 “發(fā)煙硫酸” 的由來。?
2. 強(qiáng)氧化性:連金屬都得 “低頭”?
高溫下的 SO?氧化性大爆發(fā),能把鐵、鋅這些金屬氧化成氧化物,還能搞定碘化鉀、溴化氫這類還原性物質(zhì)。更狠的是,它碰到磷會直接點(diǎn)燃,生成 P?O??,有機(jī)物遇到它甚至?xí)撍蓟?,搞不好還會起火。?
3. 磺化 “大師”,合成界的關(guān)鍵幫手?
作為高效磺化劑,它能直接 “貼” 到苯環(huán)上,比如合成對甲苯磺酸時(shí),全程無水生成,比傳統(tǒng)硫酸磺化更環(huán)保。不過反應(yīng)太迅猛,工業(yè)上得用惰性氣體稀釋,不然局部高溫會搞出副產(chǎn)物,產(chǎn)物黏度還可能飆升 300 倍。