更新時間:2023-04-11 17:04:41作者:佚名
初級小學課本物理(選修)第一冊強調:“三氧化硫是一種沒有色調易揮發的晶體,沸點16.8℃,熔點44.8℃。”對此,師生們往往倍感十分苦惱。倘若三氧化硫的沸點高于室溫(18℃~25℃),在室溫下三氧化硫應是無色的液體而不是晶體。如同沸點為10.2℃的純氫氟酸在室溫下稱之為無色的液體而不是無色的晶體一樣。這么,為何用書上仍強調三氧化硫為晶體呢?筆者欲從試驗和理論兩方面談點粗略的想法,與同行們定奪。向盛有NO2二氧化碳的集鋼瓶圓通入SO2二氧化碳,瓶內紅褐色逐步變淺,最后散去;集鋼瓶的內壁上附有無色的固體。經檢測該固體為室溫狀態下的三氧化硫。由于NO2具備很強的氧化性,室溫下可將SO2氧化為SO3。即:NO2+SO2=NO+SO3為何三氧化硫在室溫下既不是二氧化碳三氧化硫的物理性質,也不是液體,而是固體呢?要解決這個問題首先應當厘清楚三氧化硫的結構。
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三氧化硫只有在氣態時才是單分子,即單個的SO3單元。三氧化硫分子呈平面三角形結構(如圖1)。硫原子以SP2氫鍵軌道分別跟三個氧原
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具備氫鍵特性。三氧化硫的共振結構為:
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在固態時,三氧化硫起碼有三種晶型變體。其中α-SO3為冰狀結構的晶體,以三聚體(SO3)3存在。其硬度16.8℃,熔點44.8℃。三聚體(SO3)3中硫原子是SP3氫鍵的,三個硫原子通過氧原子以單鍵連締結環型,在空間以SO4配體為立方體構成S3O9分子環。其分子結構如圖3。
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β—SO3為石棉結構的多聚體(SO3)n,硬度為32.5℃。它是具備共用氧原子的SO4配體為立方體構成的無限長支鏈結構。其分子結構如圖4。
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γ—SO3呈膠體狀態,硬度62.6℃,其結構有待于深入研究。在液態時,三氧化硫的單個分子和三聚體處于平衡狀態:3SO3(SO3)3,同時也存在著多聚體三氧化硫。增加體溫,三聚體則增多,在有痕量水存在時,則產生更多的多聚體三氧化硫而使三氧化硫的狀態將發生改變。綜觀三氧化硫的結構、性質及狀態,很雖然,在室溫下,α—SO3為無色的液體,在16.8℃時融化為冰狀的晶體。β—SO3和γ—SO3在室溫下為固體。因為α—SO3很不穩定,經放置,非常e799bee5baa6e79fa5e98193e78988e69d83334是在有痕量水存在時,即轉變為β—SO3晶體。因而,三氧化硫常常不能以單純的某一晶型存在,而是由這三種晶型共存的混和晶型。并且三氧化硫在室溫下既不是二氧化碳,也不是液體,而是固體。事實上,大學用書上所說的三氧化硫的硬度16.8℃三氧化硫的物理性質,熔點44.8℃指的是α—SO3的熔、沸點。望采納