Сера

Дихлорид серы образуется при пропускании хлора в S2Сl2 по обратимой реакции:

S2Сl2 + Сl2 Û 2 SСl2.

В обычных условиях она медленно разлагается на хлористую серу и хлор. Молекула SСl2 имеет форму равнобедренного треугольника с атомом серы в вершине [d(SCl) = 200 пм, ÐClSCl = 103°).

Четырёххлористая сера может быть получена действием на S2Сl2 жидкого хлора. Соединение это устойчиво лишь в твердом состоянии, а при плавлении распадается на SCl2 и Сl2. Значительно устойчивее некоторые продукты присоединения SСl4, например SСl4·SbСl5 (возг. при 125 °С). Водой тетрахлорид серы разлагается с образованием SO2 и НСl.

Бромистая сера образуется из элементов (теплота образования 16,8 кДж/моль) лишь при нагревании (в запаянной трубке). Под действием воды она разлагается, в основном по уравнению:

S2Br2 + 2 H2O = 2 HBr + H2S2O2 и

H2S2O2 + S2Br2 = 2 HBr + SO2 + 3S

(промежуточно возникающая и тотчас же разлагающаяся тиосернистая кислота — Н2S2O2 — сама по себе и в виде солей неизвестна, но некоторые ее органические производные были получены). Аналогично протекает взаимодействие с водой и S2Cl2. Последний при хранении постепенно разлагается и сначала желтеет, а затем становится красно-бурой. Монобромид сера еще менее устойчив (а при нагревании разлагается уже выше 90 °С). Интересно, что элементарная сера хорошо растворима в S2Cl2 (около 1: 4 по массе при обычных условиях), но почти нерастворима в S2Br2.

Получить в индивидуальном состоянии какое-либо соединение серы с иодом не удается. При совместном нагревании обоих элементов происходит лишь понижение температуры плавления системы (вплоть до 65 °С при 80 % серы).

Строение молекул хлорида и бромида серы типа S2Г2 долго оставалось спорным, причем обсуждению подвергались формулы S=SГ2 и Г-S-S-Г. Результаты структурного анализа говорят в пользу второй трактовки: и S2Сl2, и S2Вr2 по строению подобны пероксиду водорода и имеют параметры d(SS) = 197, d(SСl) = 207 пм, ÐSSСl = 107° — для S2Сl2 и d(SS) = 198, d(SВr) = 224 пм, ÐSSBr = 105° — для S2Вr2. Угол между плоскостями S-S-Сl составляет 88°, а энергетический барьер свободного вращения равен 71 кДж/моль. Энергия связи S-Сl оценивается в 255 кДж/моль.

Монохлорид серы (S2Сl2) получают в больших масштабах прямым действием сухого хлора на избыток серы (теплота образования из элементов 59 кДж/моль). Он является хорошим растворителем многих химических соединений. Высокие значения ее криоскопической (5,36 град) и эбуллиоскопической (5,02 град) констант благоприятны для определения молекулярных весов растворенных веществ. Сама хлористая сера диссоциирована (вероятно, по схеме S2Сl2 + S2Cl2 Û S2Сl+ + S2Сl3-) лишь ничтожно мало, но в ее растворах иногда происходит заметное образование солеобразных продуктов (по схемам, например, НgСl2 + S2Сl2 Û НgСl·S2Cl3- или S2СI2 + SbСl3 Û S2Сl·SbСl4-). Были получены и некоторые твердые сольваты (например, розовый 2СdО·S2Сl2 и серый Fе2(SO4)3·S2Сl2).

В резиновой промышленности монохлорид серы используется (как растворитель серы) при холодной вулканизации каучука, применяемой к различным мелким изделиям. Гораздо большее значение имеет горячая вулканизация, осуществляемая около 150 °С с помощью элементарной серы.

Сущность процесса вулканизации заключается главным образом в том, что атомы серы, соединяясь к нитевидным молекулам каучука по имеющимся в них двойным связям, как бы “сшивают” эти молекулы друг с другом. В результате вулканизации липкий и легко теряющий заданную форму сырой каучук превращается в упругую и эластичную резину.

Помимо рассмотренных выше галогенидных производных, для серы известны подобные по строению многосернистым водородам (т. е. содержащие цепи из атомов серы) галогенсульфаны общего типа SnГ2, где Г — Сl или Вr. Получают их обычно взаимодействием при низких температурах сульфанов с избытком галогенида серы или быстрым охлаждением продуктов взаимодействия при нагревании паров S2Г2 с водородом. Существовать могут, по-видимому, молекулы SnГ2 с очень большими значениями n. По мере роста этих значений теплоты образования хлорсульфанов последовательно снижаются (от 50 кДж/моль для S3Сl2, до 16,8 кДж/моль для S8Сl2). В индивидуальном состоянии были выделены члены ряда вплоть до S8Г2. Они представляют собой маслянистые жидкости различных оттенков оранжевого или красного цвета, обладающие неприятным запахом и в обычных условиях медленно разлагающиеся на S2Г2 и серу.

Конденсацией очень чистых хлорсульфанов SnСl2 и сульфанов Н2Sn в особых условиях (разбавленные растворы, отсутствие света) могут быть, по-видимому, синтезированы циклические молекулы элементарной серы различной атомности. Например, S6 образуется из Н2S и S2Сl2 по схеме:

НSН + СlSSСl + НSН + СlSSСl = 4 НCl + S6

Заметное взаимодействие серы с кислородом наступает лишь при повышенных температурах. Будучи подожжена на воздухе она сгорает синим пламенем с образованием диоксида по реакции:

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru