Anidride solforica

Anidride solforica
	modello tridimensionale
	Cristalli di anidride solforica
Nome IUPAC
	triossido di zolfo
Nomi alternativi
	anidride solforica
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	SO3
Massa molecolare (u)	80,06
Aspetto	solido cristallino incolore (forma α)
Numero CAS	7446-11-9
Numero EINECS	231-197-3
PubChem	24682
SMILES	O=S(=O)=O
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,97 (forma γ)
Solubilità in acqua	reagisce
Temperatura di fusione	62,2 °C (335,35 K); (forma α)
Temperatura di ebollizione	decompone a 50 °C (323,15 K); (forma α)
Tensione di vapore (Pa) a 293,15 K	37333; (forma γ)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−397,77
S0m(J·K−1mol−1)	256,77
C0p,m(J·K−1mol−1)	24,02
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	271 - 314 - 330 - 350
Consigli P	201 - 220 - 260 - 280 - 284 - 305+351+338

Il triossido di zolfo o anidride solforica è un composto chimico corrosivo che reagendo con acqua produce acido solforico, essendo la sua anidride. Esiste in tre forme: le forme α e β sono dei solidi in condizioni normale, mentre la forma γ è un liquido. Il triossido di zolfo gassoso presente nell'atmosfera rappresenta la causa primaria delle piogge acide.

Dal punto di vista strutturale si tratta di una molecola trigonale planare (stato gassoso) ipervalente. Il doppio legame S=O misura 142 pm.

Forme strutturali

Modello a sfere e bastoncini di γ-SO₃

La molecola γ-SO₃ rappresenta un trimero ciclico con punto di fusione 16,8 °C. La forma α-SO₃ è di aspetto fibroso e strutturalmente è un polimero alle cui estremità presenta gruppi OH. È un solido con punto di fusione 62,3 °C. La molecola β-SO₃ è un solido dall'aspetto simile alla forma α, ma è un idrossi-polimero che fonde a 32,5 °C. Le forme β e γ hanno punto di ebollizione 44,45 °C, mentre la forma α si decompone a 50 °C. β-SO₃ e γ-SO₃ sono instabili e tendono a convertirsi in α-SO₃ per la presenza di tracce di acqua.^[2]

Il riscaldamento dell'anidride solforica α fino al suo punto di fusione provoca un improvviso aumento della pressione di vapore in grado di generare quella che viene definita "esplosione alfa".

L'anidride solforica è fortemente igroscopica e il calore di idratazione sviluppato è in grado di infiammare materiali quali il legno e il cotone.^[2]

Proprietà chimiche

La reazione di formazione di una mole di anidride solforica (P = 1 atm, T = 298,15 K) a partire dagli elementi nei rispettivi stati standard è:

{\ce {S(s) + 3/2O2 (g) -> SO3 (g)}}

che condotta in una bomba calorimetrica (a volume costante), sviluppa 397 kJ per ogni mole di SO₃ che si forma.

L'anidride solforica reagisce con l'acqua producendo acido solforico:

{\ce {SO3 + H2O -> H2SO4}}

con sviluppo di 87,895 kJ/mol. Alla temperatura di circa 340 °C si instaura un equilibrio in cui tutte e tre le specie sono presenti in concentrazioni significative.

Il triossido di zolfo reagisce col dicloruro di zolfo producendo l'importante reagente cloruro di tionile:

{\ce {SO3 + SCl2 -> SOCl2 + SO2}}

L'equilibrio di dissociazione gassosa

{\ce {SO3 (g) <=> SO2 (g) + 1/2 O2 (g)}}

assume un ruolo di un certo rilievo termodinamico a temperature superiori a 779 °C.

Reagisce con i solfiti per dare tiosolfati.

Sintesi e usi

A livello di laboratorio è possibile ottenere l'anidride solforica effettuando la pirolisi del bisolfato di sodio, processo che consta in due stadi in cui l'intermedio di reazione è il pirosolfato di sodio:

a T = 315 °C:

{\ce {2 NaHSO4 -> Na2S2O7 + H2O}}

a T = 460 °C:

{\ce {Na2S2O7 -> Na2SO4 + SO3}}

La sintesi industriale prevede invece l'ossidazione dell'anidride solforosa prodotta normalmente dalla combustione della pirite o dello zolfo, con ossigeno atmosferico a temperature comprese tra i 400-600 °C e in presenza dei catalizzatori pentossido di vanadio (V₂O₅) o platino.

Gli usi principali riguardano la sintesi dell'acido solforico e dell'oleum; nel primo caso il gas viene assorbito in torri contenenti una soluzione concentrata di acido solforico al 98-98,3% se si vuole ottenere acido solforico al 100% mentre nel secondo caso si è soliti utilizzare acido solforico puro. Il triossido di zolfo viene anche utilizzato come agente solfonante in particolare nell'industria dei coloranti.

In alternativa, è possibile sintetizzare l'anidride solforica in laboratorio attraverso il riscaldamento di una miscela di anidride fosforica e acido solforico, secondo il seguente equilibrio:

{\ce {3 H2SO4 + P2O5 ->2 H3PO4 + 3 SO3}}

Il risultato sarà anidride solforica gassosa, che per l'utilizzo deve essere quindi condensata, e acido fosforico.

Precauzioni e rischi

L'anidride solforica è un composto chimico molto pericoloso a causa della sua reattività.

Essa infatti fuma fortemente all'aria ed esercita un'energica azione disidratante su molte sostanze organiche, carbonizzandole. Se inalata, può reagire con l'acqua delle mucose nasali e della saliva trasformandola in acido solforico (H2SO4).

Può inoltre provocare il cancro (H350).