stringtranslate.com

Полисульфид

Соединение (C 5 H 5 ) 2 TiS 5 является примером полисульфидного комплекса.

Полисульфиды — это класс химических соединений , полученных из анионных цепочек атомов серы . [1] Существует два основных класса полисульфидов: неорганические и органические. Неорганические полисульфиды имеют общую формулу S2−
н. Эти анионы являются сопряженными основаниями полисульфанов H 2 S n . Органические полисульфиды обычно имеют формулы R 1 S n R 2 , где R = алкил или арил . [2]

Полисульфидные соли и комплексы

Фрагмент твердотельной структуры Na 2 S 5 . С _2-5цепочка состоит из атомов желтого цвета. [3]

Полисульфиды щелочных металлов возникают при обработке раствора сульфида , например сульфида натрия , элементарной серой :

С2-
+ п С → С2−
п +1

В ряде случаев эти анионы получали в виде органических солей, растворимых в органических растворителях. [4]

Энергия, выделяющаяся при реакции натрия и элементарной серы, лежит в основе аккумуляторной технологии. Натриево -серная батарея и литий-серная батарея требуют высоких температур для поддержания жидкого полисульфида и Na + -проводящих мембран, не реагирующих с натрием, серой и сульфидом натрия.

Полисульфиды — лиганды в координационной химии . Примеры полисульфидных комплексов переходных металлов включают (C 5 H 5 ) 2 TiS 5 , [Ni(S 4 ) 2 ] 2- и [Pt(S 5 ) 3 ] 2- . [5] Элементы основной группы также образуют полисульфиды. [6]

Органические полисульфиды

Лентионин — органический полисульфид, содержащийся в грибах шиитаке.

В торговле термин «полисульфид» обычно относится к классу полимеров с чередующимися цепями из нескольких атомов серы и углеводородов. Они имеют формулу R 1 S n R 2 . В этой формуле n указывает количество атомов серы (или «ранг»). Полисульфидные полимеры могут быть синтезированы реакциями конденсационной полимеризации между органическими дигалогенидами и солями щелочных металлов полисульфид-анионов:

n Na 2 S 5 + n ClCH 2 CH 2 Cl → [CH 2 CH 2 S 5 ] n + 2 n NaCl

Дигалогениды, используемые в этой конденсационной полимеризации, представляют собой дихлоралканы (такие как 1,2-дихлорэтан , бис-(2-хлорэтил)формаль ( ClCH 2 CH 2 OCH 2 OCH 2 CH 2 Cl ) и 1,3-дихлорпропан). Полимеры называются тиоколами . В некоторых случаях полисульфидные полимеры могут быть образованы реакциями полимеризации с раскрытием цикла .

Полисульфидные полимеры получают также присоединением полисульфанов к алкенам. Идеализированное уравнение:

2 RCH=CH 2 + H 2 S n → (RCH 2 CH 2 ) 2 S n

В действительности однородные образцы H 2 S n приготовить сложно. [2]

Полисульфидные полимеры нерастворимы в воде, маслах и многих других органических растворителях. Благодаря устойчивости к растворителям эти материалы находят применение в качестве герметиков для заполнения швов дорожного покрытия, автомобильных оконных стекол и конструкций самолетов.

Полимеры, содержащие один или два атома серы, разделенные углеводородными последовательностями, обычно не относятся к полисульфидам, например поли( п -фенилен)сульфид (C 6 H 4 S) n .

Полисульфиды в вулканизированной резине

Идеализированная структура двух нитей ( синей и зеленой ) натурального каучука после вулканизации элементарной серой, образующей полисульфидные связи.

Многие коммерческие эластомеры содержат в качестве сшивок полисульфиды . Эти поперечные связи соединяют соседние полимерные цепи, тем самым придавая жесткость. Степень жесткости связана с количеством поперечных связей. Таким образом, эластомеры обладают характерной способностью «возвращаться» к своей первоначальной форме после растяжения или сжатия. Из-за памяти своей первоначальной затвердевшей формы эластомеры обычно называют резинами . Процесс сшивания полимерных цепей в этих полимерах серой называется вулканизацией . Цепи серы прикрепляются к «аллильным» атомам углерода, соседним со связями C=C. Вулканизация — это этап переработки нескольких классов каучуков, включая полихлоропрен ( неопрен ) , бутадиен-стирол и полиизопрен , химически аналогичный натуральному каучуку. Открытие Чарльзом Гудиером вулканизации, включающей нагревание полиизопрена с серой, было революционным, поскольку оно превращало липкий и почти бесполезный материал в эластомер, из которого можно было производить полезные продукты.

Встречаемость у газовых гигантов

Помимо воды и аммиака , облака в атмосферах планет- газовых гигантов содержат сульфиды аммония. Красновато-коричневые облака относятся к полисульфидам, возникающим в результате воздействия света на сульфиды аммония. [7]

Характеристики

Полисульфиды, как и сульфиды, могут вызывать коррозионное растрескивание под напряжением в углеродистой и нержавеющей стали .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Келли, PF; Кинг, RSP (01 января 2013 г.), Ридейк, январь; Поппельмайер, Кеннет (ред.), «1.06 - Катенированные соединения серы», Comprehensive Inorganic Chemistry II (второе издание) , Амстердам: Elsevier, стр. 179–196, doi : 10.1016/b978-0-08-097774-4.00108-x , ISBN 978-0-08-096529-1, получено 29 марта 2022 г.
  2. ^ Аб Штойдель, Ральф (2007). «Сера: органические полисульфаны». Энциклопедия неорганической химии . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/0470862106.ia233.pub2. ISBN 978-0470860786.
  3. ^ Розен, Э.; Тегман, Р. (1988). «Препаративное и рентгенофазовое исследование полисульфидов Na2S2, Na2S4 и Na2S5». Акта Хим. Скан . 25 : 3329–3336. doi : 10.3891/acta.chem.scand.25-3329 .
  4. ^ Дев, С.; Рамли, Э.; Раухфус, ТБ; Уилсон, СР (1991). «Синтез и структура [M( N -Метилимидазол) 6 ]S 8 : полисульфидных солей, полученных реакцией N -метилимидазол + металлический порошок + сера». Неорг. хим. 30 (11): 2514. doi :10.1021/ic00011a011.
  5. ^ Драганьяк, Мэн; Раухфус, ТБ (1985). «Полисульфиды переходных металлов: координационные соединения с чисто неорганическими хелатными лигандами». Энджью. хим. Межд. Эд. англ . 24 (9): 742. doi :10.1002/anie.198507421.
  6. ^ Такеда, Н.; Токито, Н.; Окадзаки, Р. (2003). Полисульфидные комплексы металлов основной группы и переходных металлов . Темы современной химии. Том. 231. С. 153–202. дои : 10.1007/b13184. ISBN 3-540-40378-7.
  7. ^ «Юпитер: состав облаков» . Британская энциклопедия . 6 июня 2023 г.