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【无机化学】硫的卤氧化物

 地球知识年鉴 2022-03-21

硫可以形成两个主要的卤氧化物,即亚硫酰二卤化学OSX2和黄酰二卤化物O2SX2X=FClBr)。在亚硫酰化合物中以OSCl2最为重要,可通过以下方式制得:

OSCl2是无色、易挥发的液体,与水能剧烈的作用,所以常用于那些易溶于水的无机卤化物,如MgCl2·6H2OAlCl3·6H2OFeCl3·6H2O等进行脱水以制取无水的金属卤化物。

OSCl2在高于沸点(76℃)时就会分解成S2Cl2、二氧化硫和氯气,所以在有机化学上常用做氧化剂和氯化剂。

黄酰卤化物和它们的亚硫酰同系物相似,也是活泼而发挥的无色液体或气体,其中以O2SCl2最重要,可用活性碳或FeCl3做催化剂,将二氧化硫直接氯化制得。将O2SCl2加热至300℃仍稳定的,高于此温度就开始分解成二氧化氯和氯。有机化合物中引入氯和O2SCl时,O2SCl2是一种很有用的试剂。黄酰基卤化物在形式上可堪称是硫酸中2OH基被卤素原子取代后的衍生物,如果硫酸中仅有一个羟基被卤素取代即得到卤磺酸,如氟磺酸、氯磺酸等。

氟磺酸是一种很重要的额强酸性溶剂,用SbF5(一种极强的路易斯酸)与HSO3F反应后,其产物是一种更强的酸称为超强酸或超酸:

超酸大多由强质子酸何强路易斯酸混合而成。超酸的重要用途是它能向链烷烃供给质子,使其质子产生碳正离子:

                          

S4N4和(SNx,它是制备硫-氮化合物的起点。S4N4制得方法:

S4N4为固体,熔点178℃,具有色温效应,-30℃以下为浅黄色,室温时颜色加深至橙色,达100℃变为红色。S4N4在空气中稳定,但受到撞击或迅速加热时会发生爆炸。S4N4具有摇篮型结构,为8元杂环,跨环的SS距离(258pm)介于寻常S-S键(208pm)和未键合的范德华距离(330pm)之间,说明在跨环S原子之间存在着虽弱却仍很明显的键合作用。

S4N4不溶于水也不和水反应,但遇NaOH稀溶液时极易水解,遇更浓的碱则生成亚硫酸盐而不是三硫酸盐。

S4N4蒸汽通过热银丝,生成二氮化二硫,同时生成Ag2S和氮。二氮化二硫比S4N4更不稳定,高于室温即爆炸。0℃下放置数天转变为青铜色聚合物(SNx,这个“之”字形链状聚合物具有金属导电性,0.3K以下显示超导性。超导性的发现显然是非常重要,因为它是不含金属组成的第一个超导体。


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