stringtranslate.com

Полисульфид

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

Полисульфиды — это класс химических соединений, полученных из анионных цепей 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 представляет собой алкильную или арильную группу . [2]

Полисульфидные соли и комплексы

Фрагмент твердотельной структуры Na 2 S 5 . S2−5Цепь состоит из атомов желтого цвета. [3]

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

С2−
+ н С → С2−
н +1

В некоторых случаях эти анионы были получены в виде органических солей, которые растворимы в органических растворителях. [4]

Энергия, высвобождаемая в реакции натрия и элементарной серы, является основой технологии аккумуляторов. Натрий-серный аккумулятор и литий-серный аккумулятор требуют высоких температур для поддержания жидкого полисульфида и Na + -проводящих мембран, которые не реагируют с натрием, серой и сульфидом натрия.

Полисульфиды являются лигандами в координационной химии . Примерами полисульфидных комплексов переходных металлов являются (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 число атомов серы (или «ранг»). Полисульфидные полимеры могут быть синтезированы с помощью реакций конденсационной полимеризации между органическими дигалогенидами и солями щелочных металлов полисульфидных 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-хлорэтокси)метан ( ClCH2CH2OCH2OCH2CH2Cl ) и 1,3-дихлорпропан . Полимеры называются тиоколами . В некоторых случаях полисульфидные полимеры могут быть образованы реакциями полимеризации с раскрытием кольца .

Полисульфидные полимеры также получают путем добавления полисульфанов к алкенам. Идеализированное уравнение:

2 RCH = CH2 + H2Sn → ( RCH2CH2 ) 2Sn​​​

В действительности, гомогенные образцы H 2 S n трудно приготовить. [2]

Полисульфидные полимеры нерастворимы в воде, маслах и многих других органических растворителях. Благодаря своей стойкости к растворителям эти материалы находят применение в качестве герметиков для заполнения швов в дорожном покрытии, автомобильных стеклах и конструкциях самолетов.

Полимеры , содержащие один или два атома серы , разделенные углеводородными последовательностями, обычно не классифицируются как полисульфиды, например, поли( п -фенилен)сульфид ( C6H4S ) n .

Полисульфиды в вулканизированной резине

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

Многие коммерческие эластомеры содержат полисульфиды в качестве сшивок . Эти сшивки соединяют соседние полимерные цепи, тем самым придавая жесткость. Степень жесткости связана с количеством сшивок. Поэтому эластомеры обладают характерной способностью возвращаться к своей первоначальной форме после растяжения или сжатия. Из-за этой памяти об их первоначальной отвержденной форме эластомеры обычно называют каучуками . Процесс сшивания полимерных цепей в этих полимерах с серой называется вулканизацией . Цепи серы присоединяются к аллильным атомам углерода, которые соседствуют со связями C=C. Вулканизация является этапом в обработке нескольких классов каучуков, включая полихлоропрен ( неопрен ) , стирол-бутадиен и полиизопрен , который химически похож на натуральный каучук. Открытие Чарльзом Гудиером вулканизации, включающей нагревание полиизопрена с серой, было революционным, поскольку оно превратило липкий и почти бесполезный материал в эластомер, из которого можно было производить полезные продукты.

Появление в газовых гигантах

В дополнение к воде и аммиаку , облака в атмосферах газовых гигантов содержат сульфиды аммония. Красновато-коричневые облака приписываются полисульфидам, возникающим из-за воздействия света на сульфиды аммония. [7]

Характеристики

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

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Келли, ПФ; Кинг, РСП (2013-01-01), Ридейк, Ян; Поппельмейер, 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 29.03.2022
  2. ^ ab Steudel, Ralf (2007). "Сера: Органические полисульфаны". Энциклопедия неорганической химии . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/0470862106.ia233.pub2. ISBN 978-0470860786.
  3. ^ Розен, Э.; Тегман, Р. (1988). «Препаративное и рентгеновское порошковое дифракционное исследование полисульфидов Na2S2, Na2S4 и Na2S5». Acta Chem. Scand . 25 : 3329–3336. doi : 10.3891/acta.chem.scand.25-3329 .
  4. ^ Dev, S.; Ramli, E.; Rauchfuss, TB; Wilson, SR (1991). "Синтез и структура [M( N -метилимидазола) 6 ]S 8 : полисульфидные соли, полученные реакцией N -метилимидазола + металлического порошка + серы". Inorg. Chem. 30 (11): 2514. doi :10.1021/ic00011a011.
  5. ^ Драганьяц, М.Е.; Раухфус, ТБ (1985). «Полисульфиды переходных металлов: координационные соединения с чисто неорганическими хелатными лигандами». Angew. Chem. Int. Ed. Engl . 24 (9): 742. doi :10.1002/anie.198507421.
  6. ^ Takeda, N.; Tokitoh, N.; Okazaki, R. (2003). Полисульфидные комплексы металлов главной группы и переходных металлов . Темы в современной химии. Т. 231. С. 153–202. doi :10.1007/b13184. ISBN 3-540-40378-7.
  7. ^ "Юпитер: Состав облаков". Encyclopaedia Britannica . 6 июня 2023 г.