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{{ Infobox 化合物
'''三酸化硫黄'''（さんさんかいおう）は、[[硫黄]]の[[酸化物]]で、[[化学式]] SO<sub>3</sub> で表される。'''無水硫酸'''とも呼ばれ、常温常圧下で[[液体]]。[[密度]]は 1.92 g/cm³、[[融点]]は 16.8 ℃、[[沸点]]は 43.7 ℃。▼
| name=三酸化硫黄
| 画像=[[Image:Sulfur-trioxide-2D-dimensions.png|120px|Sulfur trioxide]] [[Image:Sulfur-trioxide-3D-vdW.png|120px|Sulfur trioxide]]
| IUPAC名=三酸化硫黄 | 別名=無水硫酸
| 分子式=SO<sub>3</sub> | 分子量=80.06
| 組成式= | 式量=
| 形状=液体（常温常圧下） | CAS登録番号=7446-11-9 | SMILES=
| 密度=1.92 | 相=
| 相対蒸気密度=
| 水への溶解度=
| 溶媒2= | 溶解度2= g/100 mL ( ℃)
| 溶媒3= | 溶解度3= g/100 mL ( ℃)
| 融点=32.5~62.3 | 融点注=
| 沸点=45 | 沸点注=
| 昇華点= | 昇華点注=
| pKa= | pKb=
| 比旋光度= | 粘度= | 屈折率=
| 出典=[http://www.k-erc.pref.kanagawa.jp/kisnet/ Kis-Net]
}}
▲'''三酸化硫黄'''（さんさんかいおう
==構造と結合==
[[原子価殻電子対反発則]]から、気体のSO<sub>3</sub>は硫黄原子を中心とした平面正三角形構造（D<sub>3h</sub>対称）を取ると予測されている。
電子状態に着目すると硫黄原子の[[酸化数]]は+6、[[電荷]]は0であり、6つの電子対を保持している。[[分子軌道法]]の点から見ると、これらの電子対のほとんどは非結合的な性質を持っており、典型的な[[超原子価分子]]となっている。
==化学的性質==
三酸化硫黄は[[硫酸]]の無水物であり、水と以下のような反応が起こる。
:SO<sub>3</sub>(l) + H<sub>2</sub>O(l) → H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(l) (+88 kJ mol<sup>−1</sup>)
この反応は急速な吸熱反応である。340℃以上では、硫酸、三酸化硫黄、水の間で平衡が成立する。
三酸化硫黄は[[二塩化硫黄]]と反応し、[[塩化チオニル]]を生成する。
:SO<sub>3</sub> + SCl<sub>2</sub> → SOCl<sub>2</sub> + SO<sub>2</sub>
なお三酸化硫黄を濃硫酸に溶かしたものは[[発煙硫酸]]と呼ばれている。
==生成==
三酸化硫黄は研究室では[[重硫酸ナトリウム]]の[[熱分解]]により2段階で合成できる。
;1) 脱水:
: 2NaHSO<sub>4</sub> → Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>7</sub> + H<sub>2</sub>O @ 315°C
;2) 熱分解:
: Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>7</sub> → Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + SO<sub>3</sub> @ 460°C
他の金属の重硫酸塩を用いても反応は進行する。この場合、反応条件は中間体の安定性に依存する。
工業的には三酸化硫黄は[[接触法]]により製造されている。まず硫黄もしくは[[黄鉄鉱]]の燃焼により[[二酸化硫黄]]（亜硫酸ガス）を合成し、[[電気集塵]]により精製する。その後二酸化硫黄を[[酸素]]及び[[五酸化バナジウム]]の存在下で400～600℃に加熱し酸化すると得られる。
:S + O<sub>2</sub> → SO<sub>2</sub>
:2SO<sub>2</sub> + O<sub>2</sub> → 2SO<sub>3</sub>
接触法については記事[[硫酸#工業的製法]]に詳しいので、そちらも参照のこと。
また、二酸化硫黄が[[二酸化窒素]]と反応してもできる。
:SO<sub>2</sub> + NO<sub>2</sub> → SO<sub>3</sub> + NO
==固体の構造==
[[Image:Sulfur-trioxide-trimer-3D-balls.png|thumb|right|160px|''γ''-SO<sub>3</sub>分子]]
固体のSO<sub>3</sub>は微量の水に依存した複雑な挙動を示す<ref>Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.</ref>。気体が凝集すると、純粋な三酸化硫黄が''γ''-SO<sub>3</sub>と呼ばれる三量体を形成する。この固体は無色で融点は16.8℃である。この環状構造は[S(=O)<sub>2</sub>(''μ''-O)]<sub>3</sub>と表記されている<ref name="cw">Advanced Inorganic Chemistry by Cotton and Wilkinson, 2nd ed p543</ref>。
SO3が27℃以上で凝集してできる相は融点が62.3℃であり、''α''-"SO<sub>3</sub>と呼ばれている。''α''-"SO<sub>3</sub>の見た目は[[アスベスト]]のような繊維状である。[S(=O)<sub>2</sub>(''μ''-O)]<sub>''n''</sub>型の[[高分子]]であり、末端は[[ヒドロキシル基]]になっている。''β''-SO<sub>3</sub>と呼ばれる相も''α''型と同じく針状であるが分子量と融点が異なり、融点は32.5℃である。''γ''相と''β''相は[[準安定相]]であり、時間の経過に伴い安定な''α''相へと徐々に[[相転移]]する。この相転移には微量の水が関わっている<ref name="Merck">Merck Index of Chemicals and Drugs, 9th ed. monograph 8775</ref>。
==関連項目==▼
固体の[[蒸気圧]]は同一温度では''α'' < ''β'' < ''γ''の順に大きくなる。また液体の蒸気圧は''γ''相の値とほぼ同じである。このため''α''-SO<sub>3</sub>の結晶を加熱すると、ガラス容器を粉砕するに十分な程の蒸気圧の急増が見られる。この現象は''α''爆発と呼ばれている<ref name="Merck"/>。
SO<sub>3</sub>は高い吸湿性を持つ。熱濃硫酸を木や綿に浸すと発火するが、これは SO<sub>3</sub>が木や綿の[[炭化水素]]に含まれている水分を脱水してしまい、炭化水素が燃えやすくなるためである<ref name="Merck"/>。
== 外部リンク ==
* [http://webbook.nist.gov/chemistry/ NIST Standard Reference Database]
* [http://ecb.jrc.it/ European Chemicals Bureau]
▲== 関連項目 ==
*[[超原子価分子]]
*[[硫黄酸化物]]
*[[二酸化硫黄]]
*[[硫酸]]
==参考文献==
{{脚注ヘルプ}}
<references/>
[[Category:酸化物|さんさんかいおう]]
[[Category:硫黄の化合物|さんさんかいおう]]
{{Chem-stub|さんさんかいおう}}
[[ar:ثلاثي أكسيد الكبريت]]
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