SO3

Strukturformel
Allgemeines
Name	Schwefeltrioxid
Andere Namen	Schwefelsäureanhydrid, Acidum sulfuricum anhydricum
Summenformel	SO3
CAS-Nummer	7446-11-9
PubChem	24682
Kurzbeschreibung	farblose Kristalle
Eigenschaften
Molare Masse	80,06 g·mol−1
Aggregatzustand	fest (α-, β-Form), flüssig (γ-Form)
Dichte	1,995 g·cm−3(γ-Form)[1]
Schmelzpunkt	62,2 °C (α-), 32,5 °C (β-) 16,8 °C(γ-Form), [1]
Siedepunkt	44,45 °C (β-, γ-Form), α-Form zersetzt sich bei 50 °C [1]
Dampfdruck	0,26 bar [1] (20 °C)
Löslichkeit	schlecht wasserlöslich (explosionsartige Umsetzung zu Schwefelsäure), gut in konzentrierter Schwefelsäure unter Bildung von Oleum
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1] Ätzend (C) R- und S-Sätze R: 14-34 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.

Schwefeltrioxid, SO₃, ist das Anhydrid der Schwefelsäure. Es bildet bei Normbedingungen farblose, nadelförmige Kristalle, die äußerst hygroskopisch sind und sehr heftig 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.

Gewinnung

Schwefeltrioxid wird durch Oxidation von Schwefeldioxid mit Luftsauerstoff bei 420 °C hergestellt mit Vanadiumpentoxid als Katalysator, siehe Kontaktverfahren. Reines Schwefeltrioxid erhält man durch Destillation von Oleum, das bei der Herstellung von Schwefelsäure gewonnen werden kann. Das gasförmige 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.

Für kleinere Mengen kann man SO₃ aus Schwefelsäure und Phosphorpentoxid oder H₄P₄O₁₂ (Meta Phosphorsäure (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 Alkylschwefelsäuren:

$\mathrm{SO_3 + R \! - \! OH \ \longrightarrow \ R \! - \! SO_4H}$

Diese Reaktion wird bei der Herstellung von Tensiden genutzt:

$\mathrm{SO_3 + C_{12}H_{23}\! - \! OH \ \longrightarrow \ C_{12}H_{23} \! - \! SO_4H}$

Die Alkylschwefelsäure wird mit Natronlauge neutralisiert und fertig ist das Fettalkoholsulfat. 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 gleichlange S–O-Doppelbindungen:

γ-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.

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

Beispiele mesomerer Grenzstrukturen von Schwefeltrioxid.

Schwefeltrioxid verkohlt augenblicklich Gummi und die meisten Kunststoffe wie PVC, nur Teflon ist beständig, aber durch Diffusion gefährdet.

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu CAS-Nr. 7446-11-9 in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 10.08.2007 (JavaScript erforderlich)