SO₃分子由一个硫原子和三个氧原子组成，其中硫原子位于中心位置，与三个氧原子通过双键相连。在固态或液态下，SO₃存在多种结构形式，这取决于温度和压力条件。在常温常压下，SO₃主要以三聚体的形式存在，即[SO₃]₃。这种三聚体是由三个SO₃分子通过范德华力结合而成的环状结构。
当SO₃被加热时，三聚体会分解为单个的SO₃分子。在气态中，SO₃通常以单体形式存在，此时硫原子采取sp²杂化方式，形成平面三角形结构。每个氧原子与硫原子之间形成一个σ键和一个π键，使得整个分子具有较高的稳定性。
SO₃作为硫酸（H₂SO₄）生产过程中的关键中间体，在化工行业中扮演着重要角色。此外，它还参与大气中的酸雨形成过程，因此对环境科学也有重要意义。
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