stringtranslate.com

трисера

Молекула S3 , известная как трисера , тример серы , тиозон или трехатомная сера , представляет собой вишнево-красный аллотроп серы . Он содержит около 10% испаренной серы при температуре 713  К (440 ° C; 824 ° F) и 1333  Па (10,00  мм рт. ст .; 0,1933  фунта на квадратный дюйм ). Его наблюдали при криогенных температурах в твердом состоянии. В обычных условиях превращается в циклооктасеру .

8 С 3 → 3 С 8

Структура и связь

По структуре и связям S 3 и озон ( O 3 ) схожи. Оба имеют изогнутую структуру и являются диамагнитными . Хотя они представлены двойными связями S=S , ситуация с образованием связей более сложная. [1]

Расстояния S–S эквивалентны и равны191,70 ± 0,01  пм и с углом при центральном атоме117,36° ± 0,006° . [2] Однако циклический S 3 , где атомы серы расположены в равностороннем треугольнике с тремя одинарными связями (аналогично циклическому озону и циклопропану ), по расчетам, имеет более низкую энергию, чем изогнутая структура, наблюдаемая экспериментально. [3]

Название «тиозон» было изобретено Хьюго Эрдманном в 1908 году, который предположил, что S 3 содержит большую часть жидкой серы. [4] Однако его существование не было доказано до экспериментов Дж. Берковица в 1964 году. [5] С помощью масс-спектрометрии он показал, что пары серы содержат молекулу S 3 . При температуре выше 1200 °C (2190 °F) S 3 является второй по распространенности молекулой после S 2 в газообразной сере. [5] В жидкой сере эта молекула не встречается до тех пор, пока температура не станет высокой, например 500 ° C (932 ° F). Однако именно такие небольшие молекулы обеспечивают большую часть реакционной способности жидкой серы. [5] S 3 имеет пик поглощения 425 нм (фиолетовый) с хвостом, переходящим в синий свет. [5]

S 3 также может быть получен фотолизом S 3 Cl 2 , заключенного в стекло или матрицу из твердого благородного газа . [5]

Естественное явление

S 3 естественным образом встречается на Ио в виде вулканических выбросов. S 3 также вероятно появится в атмосфере Венеры на высотах от 20 до 30 км, где он находится в тепловом равновесии с S 2 и S 4 . [6] : 546  Красноватый цвет атмосферы Венеры на нижних уровнях, вероятно, обусловлен S 3 . [6] : 539 

Реакции

S 3 реагирует с окисью углерода с образованием карбонилсульфида и S 2 .

Возможно образование соединений с определенным числом атомов серы:

S 3 + S 2 O → S 5 O (циклический) [7]

Радикальный анион

Лазурит содержит S−3.

Хотя S 3 неуловим в обычных условиях, анион-радикал S −3обильна. [8] Имеет интенсивный синий цвет. Анион иногда называют тиозонидом [ 9] по аналогии с озонид- анионом O−3, которому он валентно изоэлектронен . Драгоценный камень ляпис-лазурь и минерал лазурит (из которого получают пигмент ультрамарин ) содержат S.−3. International Klein Blue , разработанный Ивом Кляйном , также содержит букву S.−3анион-радикал. [10] Синий цвет обусловлен переходом C 2 A 2 в электронное состояние X 2 B 1 в ионе, [9] вызывающим сильную полосу поглощения при 610–610–1.620  нм или2,07  эВ (в оранжевой области видимого спектра). [11] Рамановская частота равна523  см -1 , а другое инфракрасное поглощение находится на уровне580 см -1 . [5]

С​−3Было показано, что ион стабилен в водном растворе под давлением 0,5  ГПа (73 000  фунтов на квадратный дюйм ), и, как ожидается, он будет возникать естественным образом на глубине земной коры, где происходит субдукция или метаморфизм под высоким давлением. [12] Этот ион, вероятно, важен для перемещения меди и золота в гидротермальных жидкостях . [13]

Гексасульфид лития (который содержит S−6, другой полисульфидный анион-радикал) при сольватации тетраметилендиамина диссоциирует ацетон и родственные донорные растворители до S−3. [14]

С​−3Анион-радикал также был получен восстановлением газообразной серы Zn 2+ в матрице. В сухом состоянии материал имеет ярко-синий цвет и меняет цвет на зеленый и желтый в присутствии следовых количеств воды. [15] Другой способ его изготовления — растворение полисульфида в гексаметилфосфорамиде , что дает синий цвет. [16]

Другие методы производства S−3включают реакцию серы с частично гидроксилированным оксидом магния при 400°С. [17]

Рамановская спектроскопия может использоваться для идентификации S−3, и его можно использовать неразрушающим образом в картинах. Группы549 см -1 для симметричного растяжения,585 см -1 для асимметричного растяжения и259 см -1 на изгиб. [18] Природные материалы также могут содержать S.−2который имеет оптическое поглощение при390 нм и полоса комбинационного рассеяния при590 см -1 . [18]

Трисульфид-ион

Трисульфид - ион S2-3относится к полисульфидному ряду. Серная цепочка изогнута под углом 107,88°. [5] Трисульфид стронция ( SrS 3 ) имеет длину связи S–S205 вечера . [5] Облигации являются одинарными. Он изоэлектронен дихлориду серы .

Рекомендации

  1. ^ Гринвуд NN , Эрншоу А (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 645–662. ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ Маккарти MC, Торвирт С., Готлиб Калифорния, Патрик Т (11 марта 2004 г.). «Вращательный спектр и геометрическая структура тиозона S 3 ». Журнал Американского химического общества . 126 (13): 4096–4097. Бибкод :2004ЯЧС.126.4096М. дои : 10.1021/ja049645f. ПМИД  15053585.
  3. ^ Флеммиг Б., Волчански П.Т., Хоффманн Р. (1 июня 2005 г.). «Комплексы переходных металлов циклического и открытого озона и тиозона» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 127 (4): 1278–1285. дои : 10.1021/ja044809d. ПМИД  15669867.
  4. ^ Эрдманн Х (1908). «Ueber Thiozonide, ein Beitrag zur Kenntniss des Schwefels und seiner Ringförmigen Verbindungen» [О тиозониде, статья о знании серы и ее соединений, образующих кольца]. Юстус Либигс Аннален дер Хими . 362 (2): 133–173. дои : 10.1002/jlac.19083620202.
  5. ^ abcdefgh Мейер Б (март 1975 г.). «Элементарная сера» (PDF) . Химические обзоры . 76 (3): 367–388. дои : 10.1021/cr60301a003.
  6. ^ Аб Льюис Дж.С. (2004). Физика и химия Солнечной системы. Академическая пресса. ISBN 978-0-12-446744-6.
  7. ↑ Стойдель Р., Стойдель Ю. (2 ноября 2004 г.). «Термическое разложение S 2 O с образованием SO 2 , S 3 , S 4 и S 5 O — исследование ab initio МО». ХимИнформ . 35 (44). дои : 10.1002/chin.200444022.
  8. ^ Чиверс Т., Старейшина П.Дж. (2013). «Вездесущий анион-радикал трисеры: основы и применение в материаловедении, электрохимии, аналитической химии и геохимии». хим. Соц. Откр. 42 (14): 5996–6005. дои : 10.1039/C3CS60119F. ПМИД  23628896.
  9. ^ аб Лингуэрри Р., Комиха Н., Фабиан Дж., Росмус П. (2008). «Электронные состояния ультрамаринового хромофора S–
    3    ". Zeitschrift für Physikalische Chemie . 222 (1): 163–176. doi : 10.1524/zpch.2008.222.1.163. S2CID  95495454.
  10. ^ Мэннинг CE (25 февраля 2011 г.). «Серные сюрпризы в глубоких геологических жидкостях». Наука . 331 (6020): 1018–1019. Бибкод : 2011Sci...331.1018M. дои : 10.1126/science.1202468. PMID  21350156. S2CID  206532249.
  11. ^ Стодель Р. (2003). «Кластерные анионы S−
    п    и С2−
    н    ". Элементарная сера и богатые серой соединения. Том 2. Springer. стр. 16. ISBN 978-3-540-40378-4.
  12. ↑ Покровский Г.С., Дубровинский Л.С. (25 февраля 2011 г.). "С–
    3    ион стабилен в геологических жидкостях при повышенных температурах и давлениях». Science . 331 (6020): 1052–1054. Bibcode : 2011Sci...331.1052P. doi : 10.1126/science.1199911. PMID  21350173. S2CID  206530875.
  13. ^ Покровский Г.С., Кох М.А., Гийом Д. и др. (3 ноября 2015 г.) [12 октября 2015 г.]. «Радикальные виды серы образуют месторождения золота на Земле». Труды Национальной академии наук . 112 (44): 13484–13489. Бибкод : 2015PNAS..11213484P. дои : 10.1073/pnas.1506378112 . ПМК 4640777 . ПМИД  26460040. 
  14. ^ Чиверс Т., Манеры I (2009). Неорганические кольца и полимеры элементов p-блока: от основ к приложениям. Королевское химическое общество. стр. 295–296. ISBN 978-1-84755-906-7.
  15. ^ Гао Q, Сю Ю, Ли Гд, Чен Дж. (2010). «Сенсорный материал на основе окклюдированных анионных радикалов трисеры для удобного обнаружения следовых количеств молекул воды». Журнал химии материалов . 20 (16): 3307–3312. дои : 10.1039/B925233A.
  16. ^ Чиверс Т., Драммонд I (октябрь 1972 г.). «Характеристика анион-радикала трисеры S−
    3    в синих растворах щелочных полисульфидов в гексаметилфосфорамиде». Неорганическая химия . 11 (10): 2525–2527. doi :10.1021/ic50116a047.
  17. ^ Лансфорд Дж., Джонсон Д. (1973). «Электронно-парамагнитное резонансное исследование S–
    3    образуется на оксиде магния». Журнал химической физики . 58 (5): 2079–2083. doi : 10.1063/1.1679473.
  18. ^ аб Харк Р.Р., Кларк Р.Дж. «Раман-микроскопия различных образцов лазурита при нескольких длинах волн возбуждения» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2011 г.

Внешние ссылки