L’anidride solforica il cui nome I.U.P.A.C. è triossido di zolfo è un solido cristallino da incolore a bianco che emana vapore nell’aria avente formula SO3.
Struttura
Il triossido di zolfo ha una serie di forme diverse dovute a cambiamenti strutturali causati da tracce di acqua. Il triossido di zolfo gassoso assolutamente puro si condensa per formare una struttura trimerica ciclica nota anche come γ-SO3, un solido incolore con un punto di fusione di 16,8 gradi Celsius.
La condensazione del triossido di zolfo a temperature superiori a 27 gradi Celsius provoca la formazione dell’α-SO3, una sostanza polimerica con un punto di fusione di 62,3 gradi Celsius. Una ulteriore forma polimerica di anidride solforica è il β-SO3 ha un aspetto simile ma con un punto di fusione di 32,5 gradi Celsius. Sia la γ-SO3 che la β-SO3 sono metastabili e in presenza di tracce di umidità si convertono in α-SO3.
Il punto di fusione del triossido di zolfo è pari a 16,8 gradi Celsius. Va comunque notato che le diverse forme polimerizzate della sostanza hanno punti di fusione differenti:
Forma α (62,4 gradi Celsius)
Forma β (32,5 gradi Celsius)
Forma γ (16,8 gradi Celsius)
Il triossido di zolfo ha geometria trigonale planare con angoli di legame di 120° con una distribuzione di carica simmetrica e pertanto ha momento dipolare nullo.
È stabilizzato per risonanza e la forma più stabile è rappresentata in figura:
La molecola è ipervalente in quanto lo zolfo ibridato sp2 mostra un’espansione dell’ottetto tipica degli elementi che vanno dal gruppo 15 al gruppo 17.
Sintesi
Il triossido di zolfo può essere sintetizzato:
- per reazione dell’anidride solforosa con l’ossigeno in presenza di platino quale catalizzatore secondo la reazione:
2 SO2 + O2 → 2 SO3
- per decomposizione termica a 460°C del pirosolfato di sodio secondo la reazione:
Na2S2O7 → Na2SO4 + SO3
- in un processo a due stadi: nel primo stadio si ha la pirolisi del solfato acido di sodio secondo la reazione di disidratazione:
2 NaHSO4 → Na2S2O7 + H2O
Nel secondo stadio si ha la decomposizione termica del pirosolfato
Reazioni
Il triossido di zolfo reagisce in modo violento con l’acqua per dare acido solforico generando un denso fumo di acido solforico pertanto viene fatto dapprima reagire con acido solforico concentrato con formazione dell’acido pirosolforico detto anche oleum o acido solforico fumante secondo la reazione:
H2SO4(aq) + SO3(g) → H2S2O7(aq)
Dalla reazione tra l’acido pirosolforico e acqua si ottiene l’acido solforico:
H2S2O7(aq)+ H2O(l) → 2 H2SO4(aq)
Il triossido di zolfo reagisce con il cloruro di zolfo (II) per dare cloruro di tionile e anidride solforosa:
SO3 + SCl2 → SOCl2 + SO2
Usi
Il triossido di zolfo è un acido di Lewis e agisce da elettrofilo e viene quindi utilizzato nella reazione di solfonazione del benzene e dei suoi derivati dove viene generato in situ. I prodotti della reazione sono usati per ottenere prodotti farmaceutici e coloranti