一、SO₃的物理性质
刚接触三氧化硫时,很多人会被它的状态搞晕 —— 一会儿是固体,一会儿成液体,堪称化学界的 “变形金刚”。其实它有 α、β、γ 三种同素异形体,常温下常以混合体存在,熔点也跟着变得 “不固定”。
α 型像冰晶,β 型是石棉状针晶,两者熔点都在 62℃左右,50℃就能升华;
γ 型最 “活泼”,16.8℃就熔化成油状液体,44.8℃就沸腾,密度达 1.97g/cm,比水重近一倍。
更神奇的是它的分子结构:气态时是完美的平面三角形,硫原子稳居中心,和三个氧原子形成 120° 键角,还藏着一个四中心六电子的 “大 π 键”,这正是它性质活泼的关键。
二、化学性质
三氧化硫的化学行为能用 “剧烈” 二字概括,实验操作时必须打起十二分精神:
1. 遇水就 “炸锅”,化身硫酸制造者
它和水的反应堪称 “放热狂魔”,方程式简单却暗藏危险:SO₃ + H₂O = H₂SO₄ + 大量热,ΔH 低至 - 88kJ/mol。工业上从不敢直接用水吸收,而是用 98% 浓硫酸 “温柔对接”,否则会产生漫天酸雾。要是过量 SO₃溶进硫酸,还会生成焦硫酸(H₂S₂O₇),这就是 “发烟硫酸” 的由来。
2. 强氧化性:连金属都得 “低头”
高温下的 SO₃氧化性大爆发,能把铁、锌这些金属氧化成氧化物,还能搞定碘化钾、溴化氢这类还原性物质。更狠的是,它碰到磷会直接点燃,生成 P₄O₁₀,有机物遇到它甚至会脱水碳化,搞不好还会起火。
3. 磺化 “大师”,合成界的关键帮手
作为高效磺化剂,它能直接 “贴” 到苯环上,比如合成对甲苯磺酸时,全程无水生成,比传统硫酸磺化更环保。不过反应太迅猛,工业上得用惰性气体稀释,不然局部高温会搞出副产物,产物黏度还可能飙升 300 倍。