Киселинни оксиди. SO₂ и SO₃

Сярата образува два оксида – серен диоксид (SO₂), и серен триоксид (SO₃). Серните оксиди присъстват във вулканичните газове, а в химическата промишленост са важни суровини при производството на сярна киселина. Същевременно те могат да бъдат опасни за живота на планетата, ако попаднат безконтролно в околната среда, например при аварии в металургичните производства и при използване на твърди и течни горива, богати на сяра (фиг. 1).

Химични свойства

Взаимодействие с вода, с основни оксиди и с основи

При разтваряне във вода серният диоксид взаимодейства с нея. Получава се нетрайната сериста киселина (H₂SO₃). Водният разтвор оцветява лакмуса в червено, pH < 7.

Серният диоксид взаимодейства още с основни оксиди и с основи. Получават се соли на серистата киселина – сулфити (виж табл. 1). Тези взаимодействия определят серния диоксид като киселинен оксид.

[latex]\text{киселинен оксид}\left \{\begin{aligned} &+\text{вода} \\ &+\text{основен оксид} \\ &+\text{основа} \end{aligned} \begin{aligned} &\rightarrow\text{кислородсъдържаща киселина} \\ &\rightarrow\text{сол} \\ &\rightarrow\text{сол} + \text{вода} \end{aligned} \right. [/latex]

Специфични свойства

Ако в цилиндър със SO₂ внесем запалена свещ, тя угасва. Следователно серният диоксид не гори и не поддържа горенето.

Серният диоксид взаимодейства с кислород при загряване и в присъствие на вещества, които ускоряват реакцията. Получава се серен триоксид (SO₃):                                        

[latex]\footnotesize \textbf{\textsf{2SO}}_\textbf{\textsf{2}}+\textbf{\textsf{O}}_\textbf{\textsf{2}} \overset{t°}{\leftrightarrows}\underset{\begin{smallmatrix}\text{}\\[-3px]\text{серен триоксид}\end{smallmatrix}}{\textbf{\textsf{2SO}}_\textbf{\textsf{3}}}[/latex]

Ако в цилиндър със SO₂ внесем цветове и зелени листа на растение  или оцветена хартия, те се обезцветяват, защото серният диоксид разрушава багрилата и хлорофила (фиг. 3).

Серният диоксид умъртвява микроорганизмите – плесени, бактерии, микроби. Това негово свойство се използва за дезинфекция на бъчви за вино, плодохранилища, помещения за отглеждане на животни и др.

Строеж и физични свойства

Определете вида на връзките в серния триоксид въз основа на фигура 4.

Серният триоксид се разтваря в концентрирана сярна киселина. Полученият разтвор се нарича олеум.

Химични свойства

Взаимодействие с вода

Серният триоксид реагира енергично с водата и се получава сярна киселина, H₂SO₄:

[latex]\footnotesize \textbf{\textsf{SO}}_\textbf{\textsf{3}}+\textbf{\textsf{H}}_\textbf{\textsf{2}}\textbf{\textsf{O}}\xrightarrow[\text{}]{\text{}}\underset{\begin{smallmatrix}\text{}\\[-3px]\text{сярна киселина}\end{smallmatrix}}{\textbf{\textsf{H}}_\textbf{\textsf{2}}\textbf{\textsf{2SO}}_\textbf{\textsf{4}}}[/latex]

Водният разтвор оцветява лакмуса в червено и pH < 7 (фиг. 5). Следователно серният триоксид е киселинен оксид, на който съответства силната сярна киселина.

Взаимодействие с основни оксиди и с основи

При взаимодействие на серен триоксид с основни оксиди и с основи се получават соли сулфати и вода:

 [latex]\footnotesize \textbf{\textsf{SO}}_\textbf{\textsf{3}}+\textbf{\textsf{Ca(OH)}}_\textbf{\textsf{2}}\xrightarrow[\text{}]{\text{}}\underset{\begin{smallmatrix}\text{}\\[-3px]\text{калциев сулфат}\end{smallmatrix}}{\textbf{\textsf{CaSO}}_\textbf{\textsf{4}}}+\textbf{\textsf{H}}_\textbf{\textsf{2}}\textbf{\textsf{O}}[/latex]

Разпространение и употреба

Оксидите на сярата са съставна част на вулканичните газове (фиг. 6, вляво). В промишлеността серен диоксид се получава чрез горене на природна сяра. В страни, които нямат находища на самородна сяра, за получаването му се използват руди (метални сулфиди). Отделеният в атмосферата серен диоксид (фиг. 6, вдясно) частично се превръща в серен триоксид, а от двата оксида и атмосферната влага се получават съответно сериста киселина и сярна киселина. Това показва, че серните оксиди са основната причина за един от най-сериозните съвременни екологични проблеми – киселинните дъждове (фиг. 7).