S₂O, SO₂, SeO2, SO₃ - OTRZYMYWANIE, STRUKTURA, ZASTOSOWANIE

Tlenek disiarki S₂O powstaje w skutek wyładowań elektrycznych w rozrzedzonej mieszaninie SO₂ z parami siarki pod niskimi ciśnieniami w temp. 150-200^oC. W niskich ciśnieniach związek jest trwały. Występuje tylko w fazie gazowej i jest bezbarwnym gazem. Pod ciśnieniem większym niż 40mm Hg rozkłada się na siarkę i dwutlenek siarki. Pod względem chemicznym jest bardzo aktywny, reaguje z metalami i KOH dając K₂S, K₂S₂O₄ i K₂SO₃.

Cząsteczka S₂O ma budowę kątową. Pomiędzy wiązaniami występuje kąt 118^O, który wskazuje na trygonalną hybrydyzację centralnego atomu S.

S

S O

Ditlenek siarki SO₂

Kąt pomiędzy wiązaniami wskazuje na hybrydyzację trygonalną płaską. Struktura jest analogiczna do O₃. Przyjmujemy obecność dwóch wiązań sigma pomiędzy atomami S i O i wiązania pi. Wiązanie S-O w dwutlenku siarki ma charakter pośredni między pojedynczym, a podwójnym.

Otrzymywanie

• Do celów laboratoryjnych uzyskujemy przez zadanie wodorosiarczanu (IV) sodu kwasem siarkowym (VI).

NaHSO3 + H₂SO₄ → SO₂ +H₂O + NaHSO₄

• Redukcja gorącego stężonego kwasu siarkowego (VI) metaliczną miedzią

Cu + 2H₂SO₄→CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

• Na skalę techniczną przez spalanie siarki

S + O₂→SO₂

• Prażenie siarczków metali ciężkich na powietrzu np. pirytu lub blendy cynkowej.

2FeS₂ + ½ O₂ → Fe₂O₃ + 4SO₂

ZnS + 3/2 O₂→ZnO + SO₂

Tak uzyskany dwutlenek siarki jest wyjściowym substratem do produkcji kwasu siarkowego (VI).

• Redukcja CaSO₄ węglem w piecach obrotowych

2CaSO₄ + C → 2CaO + 2SO₂ + CO₂

Dwutlenek siarki w warunkach normalnych jest bezbarwnym gazem o charakterystycznym drażniącym zapachu. Daje się skroplić do bezbarwnej cieczy o temp. wrzenia -10,02^oC. Ciekły SO₂ wykazuje duże ciepło parowania i dzięki temu znajduje zastosowanie w technice chłodniczej. Ponadto jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu związków nieorganicznych i organicznych a sole związków nieorganicznych dobrze przewodzą prąd elektryczny. Czysty SO₂ wykazuje nieznaczne przewodnictwo elektryczne. Chrakteryzuje się dość dużą stałą dielektryczną (13,8), co ułatwia dysocjację rozpuszczonych w nim elektrolitów. Moment dipolowy cząsteczki SO₂ wynosi 1,60 D.

Proces neutralizacji SO₂:

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O

SO₂ + Ca(OH)₂ + ½ O₂ + 2H₂O→ CaSO₄ *2H₂O

Zastosowanie

 Stosowany jako konserwant (E220), szczególnie powszechnie do win, także markowych. Dwutlenek siarki wykorzystuje się również do produkcji siarczynów, do bielenia (w przemyśle tekstylnym i papierniczym), dezynfekcji (znany już w starożytności).

Dwutlenek selenu SeO₂

Dwutlenek selenu jest białym ciałem stałym i to najtrwalszy tlenek selenu. W stanie stałym wykazuje budowę łańcuchową gdzie każdy atom tlenu znajdujący się nad selenem ma 3 wolne pary elektronowe a znajdujące się pod po 2 pary. Selen ma jedna wolną pare.

O O

Se Se

O O O

Tritlenek siarki SO₃

W stanie gazowym SO₃ składa się z pojedynczych płaskich cząsteczek o hybrydyzacji sp². Kat między wiązaniami to 120^O, co świadczy o hybrydyzacji sp² atomu S. Konfigurację elektronową zapisujemy:

LKKK (2s₁)²(2s₂)²(2s₃)²(2p_y1)(2p_y2)²(2p_y3)(sigma₂)²(sigma₃)²(π)²(π⁰_a)²(π⁰_b)²

Tritlenek siarki wykazuje dużą aktywność chemiczną. Jego pary skraplają się w temp. 45^oC. Krzepnie w 19 stopniach. W stanie stałym przypomina lód i zawiera pierścieniowe cząsteczki (SO₃)₃ (odmiana gamma) i wykazuje hybrydyzacje sp3. Już w temperaturze pokojowej wykazuje dużą lotność.

Występuje w trzech odmianach :

• gamma- SO₃ - forma pierścieniowa

• beta- SO₃ - iglaste kryształy z polimerycznymi łańcuchami H₂S_nO_3n+1

• alfa- SO₃ - struktura warstwowa

odmiany alfa i beta wykazują większe temperatury topnienia niż gamma.

Dwutlenek siarki egzotermicznie reaguje z wodą tworząc kwas siarkowy (VI). Jest higroskopijny.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Otrzymywanie

• Łączenie się SO₂ i O₂ w niskiej temperaturze przy uzyciu katalizatora (platyny lub pięciotlenku wanadu)

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

• Odwadnianie kwasu siarkowego (VI) pięciotlenkiem fosforu.

H₂SO₄ + P₂O₅= 2HPO₃ + SO₃

• Ogrzewanie disiarczanu potasu

K₂S₂O₇ = K₂SO₄ + SO₃

Zastosowanie

• Produkcja kwasu siarkowego (VI)

• Podobne do dwutlenku siarki

---