Сульфиды фосфора
Сульфиды фосфора представляют собой семейство неорганических соединений, содержащих только фосфор и серу . Эти соединения имеют формулу P 4 S n с n ≤ 10. Коммерческое значение имеют два пентасульфида фосфора ( P 4 S 10 ), который производится в килотоннном масштабе для производства других сераорганических соединений, и сесквисульфида фосфора ( P 4 S 3 ), используемый при производстве «зажиганий спичек где угодно» .
Помимо сульфидов фосфора существует еще несколько П 4 С 3 и П 4 С 10 . Шесть из этих сульфидов фосфора существуют в виде изомеров : P 4 S 4 , P 4 S 5 , P 4 S 6 , P 4 S 7 , P 4 S 8 и P 4 S 9 . Эти изомеры различаются префиксами из греческих букв. Приставка основана на порядке открытия изомеров, а не на их структуре. [1] Все известные молекулярные сульфиды фосфора содержат тетраэдрический массив из четырех атомов фосфора. [2] P 4 S 2 также известен, но нестабилен при температуре выше -30 °C. [3]
Подготовка
[ редактировать ]Основным методом получения этих соединений является термолиз смесей фосфора и серы. Распределение продуктов можно проанализировать с помощью 31 П-ЯМР-спектроскопия . Более селективный синтез влечет за собой:
- десульфурация, например, с использованием трифенилфосфина и, дополнительно,
- сульфидирование с использованием сульфида трифениларсина . [4] [5]
П 4 С 3
[ редактировать ]Сесквисульфид фосфора получают обработкой красного фосфора серой при температуре выше 450 К. [6] с последующей осторожной перекристаллизацией с сероуглеродом и бензолом . Альтернативный метод включает контролируемое сплавление белого фосфора с серой в инертном негорючем растворителе. [7]
П 4 С 4
[ редактировать ]α- и β- формы P 4 S 4 можно получить обработкой соответствующих изомеров П 4 С 3 И 2 с ( CH3 ) 3Sn ) 2S : ( [6]
P 4 S 3 I 2 можно синтезировать реакцией стехиометрических количеств фосфора, серы и йода.
П 4 С 5
[ редактировать ]P 4 S 5 можно получить обработкой стехиометрических количеств P 4 S 3 с серой в растворе сероуглерода, в присутствии света и каталитического количества йода . [8] Соответствующее распределение продуктов затем анализируется с использованием 31 П-ЯМР-спектроскопия .
В частности, а- P 4 S 5 можно легко получить фотохимической реакцией P 4 S 10 с красным фосфором. [6] Обратите внимание, что P 4 S 5 нестабилен при нагревании, имеет тенденцию диспропорции к П 4 С 3 и P 4 S 7 до достижения температуры плавления. [9]
П 4 С 6
[ редактировать ]P 4 S 6 можно получить, отделив атом серы от P 4 S 7 с использованием трифенилфосфина : [6]
Лечение α- П 4 С 5 с Ф 3 АсС в CS 2 также дает α- П 4 С 6 . [4] Два новых полиморфа δ- P 4 S 6 и ε- P 4 S 6 можно получить обработкой α- П 4 С 4 с Ф 3 СбС в КС 2 . [10]
П 4 С 7
[ редактировать ]P 4 S 7 удобнее всего получать прямым соединением соответствующих элементов и является одним из наиболее легко очищаемых бинарных сульфидов фосфора. [11]
- П 4 + 7 С → П 4 С 7
П 4 С 8
[ редактировать ]б- P 4 S 8 можно получить обработкой α- П 4 С 7 с Ф 3 АсС в CS 2 , что дает смесь α- P 4 S 7 и β- П 4 С 8 . [4]
P4SP4S9
[ редактировать ]P 4 S 9 может быть изготовлен двумя способами. Один из методов предполагает нагревание P 4 S 3 в избытке серы. [6] Другой метод предполагает нагревание П 4 С 7 и P 4 S 10 в мольном соотношении 1:2, где P 4 S 9 образуется обратимо: [10]
- П 4 С 7 + 2 П 4 С 10 ⇌ 3 П 4 С 9
П 4 С 10
[ редактировать ]P 4 S 10 – один из наиболее устойчивых сульфидов фосфора. Его легче всего получить, нагревая белый фосфор с серой выше 570 К в вакуумной трубке. [12]
- П 4 + 10 С → П 4 С 10
См. также
[ редактировать ]- Трисульфид дифосфора ( П 2 С 3 )
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джейсон, Мэн; Нго, Т.; Рахман, С. (1997). «Продукты и механизмы окисления фосфора серой при низкой температуре». Неорг. хим. 36 (12): 2633–2640. дои : 10.1021/ic9614879 .
- ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. Неорганическая химия . Академическая пресса: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Хил, Х.Г. Неорганическая гетероциклическая химия серы, азота и фосфора Academic Press: Лондон; 1980 год ISBN 0-12-335680-6 .
- ^ Jump up to: а б с Джейсон, Мэн (1997). «Перенос серы из сульфидов мышьяка и сурьмы в сульфиды фосфора. Рациональный синтез нескольких менее распространенных видов P 4 S n ». Неорг. хим. 36 (12): 2641–2646. дои : 10.1021/ic9614881 .
- ^ Новотник, Х.; Блачник, Р. (1999). «Два новых сульфида фосфора (два новых сульфида фосфора)». Журнал неорганической и общей химии . 625 (12): 1966–1968. doi : 10.1002/(SICI)1521-3749(199912)625:12<1966::AID-ZAAC1966>3.0.CO;2-B .
- ^ Jump up to: а б с д и Кэтрин Э. Хаускрофт; Алан Дж. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия, 3-е издание . Пирсон. п. 484. ИСБН 978-0-13-175553-6 .
- ^ «Трисульфид фосфора» в Справочнике по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 563.
- ^ «Пентасульфид фосфора» в Справочнике по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 565.
- ^ А. Эрншоу; Норман Гринвуд (2002). «Фосфор». Химия элементов, 2-е изд . Баттерворт Хайнеманн. п. 508. ИСБН 0750633654 .
- ^ Jump up to: а б Р. Брюс Кинг (2005). «Фосфор». Энциклопедия неорганической химии, 2-е издание . Уайли. п. 3711. ИСБН 9780470862100 .
- ^ «Гептасульфид фосфора» в Справочнике по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 566.
- ^ «Пентасульфид дифосфора» в Справочнике по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 567.