Polisulfuri

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Polisulfurile sunt compuși cu formula generală R– [S n ] –R, conținând un lanț de atomi de sulf , cu n ≥ 2 și R ≠ H. Potrivit unor autori, compușii R - S 2 –R nu ar trebui considerați ca polisulfuri . [1] Polisulfurile de hidrogen (R = H) se numesc polisulfani . Anionii S x 2- mai sunt numiți polisulfuri, care pot fi considerați derivați din polisulfani prin deprotonare, chiar dacă sinteza lor este realizată pe alte căi. Compușii care conțin lanțuri de atomi de sulf sunt numeroși. Ușurința cu care sulful poate forma lanțuri de atomi se datorează rezistenței considerabile a legăturii S - S unice (265 kJ / mol), care este depășită doar de legăturile simple H - H (435 kJ / mol) și C - C (330 kJ / mol). [2]

Polisulfuri anorganice, anioni și complexe

Fragment al structurii cristaline a Na 2 S 5 . [3]
Compusul (C 5 H 5) 2 TiS 5 este un exemplu dintr - un complex care conține un ligand polisulfid.

Anionii polisulfuri S x 2- dau naștere la numeroase săruri cu metale alcaline și alcalino-pământoase . Aceste săruri sunt de culoare galbenă la temperatura camerei și devin roșii la încălzire. Câteva exemple sunt Na 2 S n ( n = 2-6) și BaS n ( n = 2-4). [4] Se obțin prin sinteză directă din elemente prin topirea cantităților stoichiometrice de metal și sulf. [2]

Anionii polisulfuri pot acționa ca liganzi în chimia coordonării . Câteva exemple de polisulfuri metalice de tranziție complexe sunt (C 5 H 5 ) 2 TiS 5 , [Ni (S 4 ) 2 ] 2− și [Pt (S 5 ) 3 ] 2− . Liantul polisulfidic se coordonează de obicei ca un chelat , cele două capete lipindu-se de același centru metalic formând un inel. Există dovezi că în mulți dintre acești compuși inelul este fluxional în soluție. [5] [6] Chiar și elementele grupurilor principale pot forma polisulfuri complexe. [7]

Polisulfuri organice

Polisulfurile organice au formula generală R– [S n ] –R, unde R este un substituent organic care poate fi alchil sau arii . S-au preparat polisulfuri organice unde lanțul atomilor de sulf atinge 35 de atomi, dar numai ca amestecuri de compuși cu lanțuri de sulf de diferite lungimi. Polisulfurile sunt cunoscute ca substanțe pure care ajung la lanțuri de 16 atomi. [8] [9]

Aplicații

Polisulfurile sunt utilizate sau sunt implicate în numeroase aplicații de o importanță economică considerabilă.

Vulcanizarea cauciucului

Structura idealizată a două lanțuri ( albastru și verde ) din cauciuc natural. În reacția de vulcanizare cu sulf elementar, se formează grupări polisulfură, dintre care unele creează legături încrucișate între cele două lanțuri.

În procesul de vulcanizare , polisulfurile organice se formează prin tratarea cauciucului (sintetic sau natural) cu sulf elementar și alți aditivi. Polisulfurile formate creează punți care leagă împreună lanțurile elastomerului original; aceste reticulări conferă elasticitate și rigiditate materialului. Aceasta este cea mai importantă aplicație industrială privind polisulfurile; în fiecare an procesele de vulcanizare consumă mai mult de 100 000 de tone de sulf. [8] [9]

Coloranți de sulf

Vopselele de sulf au fost folosite pentru vopsirea fibrelor de celuloză de mai bine de 100 de ani și sunt produse anual în cantități mai mari de 100 000 tone. Acestea sunt preparate industrial prin reacția polisulfurii de sodiu cu o varietate de derivați de anilină sau alți cromofori organici, în funcție de culoarea dorită. [10]

Albastrul ultramarin este un pigment albastru anorganic, cunoscut din cele mai vechi timpuri, care acum este produs artificial. Culoarea albastră este dată de formarea radicalilor anionici S 3 - care conțin un electron nepereche. [2]

Polimeri polisulfuri

Acești polimeri sunt compuși din lanțuri de atomi de sulf alternând cu fragmente organice. Lungimea lanțului de atomi de sulf determină „clasa” materialului. Se obțin din polimerizarea compușilor diclorură alifatică cu polisulfură de sodiu :

n Cl - R - Cl + n Na 2 S x → (–R - S - S -) - n + 2 n NaCl

Una dintre cele mai utilizate dicloruri în polimerizare este bis (2-cloretoxi) metan, obținut din reacția 2-cloretanolului și formaldehidei :

2Cl –– CH 2 –CH 2 –OH + CH 2 O → Cl - CH 2 –CH 2 –O –– CH 2 –O - CH 2 –CH 2 –Cl + H 2 O

Polisulfura polimerică rezultată este un solid cauciucat. Dacă se dorește un polimer lichid, o parte din grupele de polisulfură sunt reduse transformându-le în tioli terminali:

–R - S - S - R– + NaHS + Na 2 SO 3 → 2 –R - SH + Na 2 S 2 O 3 + NaOH

Aceste materiale sub formă lichidă sunt cele mai comune tipuri de polimeri polisulfuri, au o greutate moleculară de aprox 700-8000 u și sunt comercializate sub denumirea comercială Thiokol . Polimerii polisulfuri sunt insolubili în apă, ulei și mulți alți solvenți organici. Datorită rezistenței lor la solvenți și rezistenței lor la temperaturi scăzute, acești polimeri sunt folosiți ca etanșanți pentru umplerea îmbinărilor din pardoseli, parbrize auto și structuri de aeronave. [2] [8] [9]

Uleiuri aditivate

Polisulfurile organice conțin sulf într-o formă ușor de eliberat și au fost folosite de ani de zile ca aditivi în uleiuri pentru a reduce frecarea, a crește rezistența la presiune și a conferi proprietăți anti-uzură. În polisulfuri, lanțurile de sulf se pot sparge cu ușurință la temperaturi ridicate. Sulful astfel eliberat formează un strat de sulfuri metalice pe suprafețele în contact, scăzând coeficientul de frecare al metalului. [8] [9]

Materiale de construcții

Polisulfurile sunt, de asemenea, implicate în formarea de ciment cu sulf și beton cu sulf. Cimentul de sulf este preparat prin topirea sulfului elementar cu 5-10% dintr-un amestec de oligomeri ciclopentadienici la 140 ° C. În timpul fuziunii, se formează un amestec complex de polisulfuri legate de substratul organic, care conferă materialului o rigiditate considerabilă. Acest material este cunoscut sub numele de ciment de sulf, și nu arată fragilității tipic datorită proceselor interconversie între α- și β-S 8 forme alotropice. Betonul de sulf se obține prin amestecarea cimentului de sulf cu materiale inerte . Aceste materiale de construcție cu sulf s-au dovedit sănătoase din punct de vedere tehnologic pentru utilizare în beton, acoperiri și asfalturi și sunt mai rezistente la acizi și condiții saline decât cimentul Portland și betonul convențional. [8] [9] [11] Cu toate acestea, utilizarea lor ca materiale de construcție rămâne limitată la nișele pieței. [12] Pentru caracteristica de a nu necesita apă pentru instalare, au fost propuse ca posibile materiale de construcție pentru a fi utilizate pe Lună și pe Marte . [13] [14]

Baterii sulf-sodiu

În timpul funcționării bateriilor sulf-sodiu, compușii Na 2 S n se formează din elementele sodiu și sulf. Aceste baterii pot stoca de cinci ori mai multă energie (pentru aceeași greutate) decât bateria clasică plumb-acid și sunt fabricate din materiale ieftine. Cu toate acestea, au dezavantajul de a funcționa la temperaturi de 300-350 ° C, deci sunt potrivite în principal pentru aplicații statice. [4] [15] [16]

Notă

  1. ^ McNaught și Wilkinson 1997
  2. ^ a b c d Lange 2002
  3. ^ Rosén și Tegman 1988
  4. ^ a b Greenwood și Earnshaw 1997
  5. ^ Draganjac și Rauchfuss 1985
  6. ^ Woollins 2006
  7. ^ Takeda și colab. 2003
  8. ^ a b c d și Steudel 2002
  9. ^ a b c d și Steudel 2007
  10. ^ Nagl 2002
  11. ^ McBee și colab. 1985
  12. ^ Lockhart și Crescenzi 2005
  13. ^ Grugel și Toutanji 2008
  14. ^ Wan și colab. 2015
  15. ^ Sudworth și Tilley 1986
  16. ^ Wen și colab. 2013

Bibliografie

linkuri externe

Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Polisolfuri&oldid=117903707 ”