Политиазил
 | |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена политиазил поли (нитрид серы) | |
| Идентификаторы | |
| ХимическийПаук |
|
| Характеристики | |
| (СН) х | |
| Появление | Кристаллическое вещество золотистого или бронзового цвета с металлическим блеском. [1] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Политиазил ( полимерный серы нитрид ), (SN) x представляет собой электропроводящий полимер золотого или бронзового цвета с металлическим блеском . Это был первый проводящий неорганический полимер . обнаруженный [1] [2] а также было обнаружено, что он является сверхпроводником при очень низких температурах (ниже 0,26 К). [3] [4] Это волокнистое твердое вещество, описываемое как «блестящее золото на гранях и темно-сине-черное», в зависимости от ориентации образца. Он устойчив на воздухе и нерастворим во всех растворителях. [5]
История
[ редактировать ]Впервые об этом соединении сообщил еще в 1910 году Ф. П. Берт, который получил его путем нагревания тетранитрида тетрасеры в вакууме над серебряной ватой. [6]
Это соединение было первым соединением, содержащим только неметаллические элементы, в котором сверхпроводимость можно было продемонстрировать . Однако относительно низкая температура перехода (около 0,3 К) делает практическое применение маловероятным. [7] [8]
Характеристики
[ редактировать ]Политиазил представляет собой металлически-золотистый блестящий кристаллический, но волокнистый материал. [8] Полимер в основном инертен к кислороду и воде, но на воздухе разлагается до серого порошка. [9] [10] При температуре выше 240 °C может произойти взрывное разложение. [11] Соединение также взрывается при ударе. [10] Взрыв обычно происходит через разложение на элементы.
Политиазил демонстрирует анизотропную электропроводность. Вдоль волокон или цепочек SN связь электропроводна, перпендикулярно ей действует как изолятор. Одномерная проводимость основана на условиях связи в цепи SN, где каждый атом серы обеспечивает два π-электрона, а каждый атом азота обеспечивает один π-электрон для образования двухцентровых 3π-электронных связующих единиц. [8]
В соединении наблюдались две полиморфные кристаллические формы. Моноклинную форму I, полученную в результате синтеза, можно превратить в ромбическую форму II путем механической обработки, например измельчения. [12]
Структура и связь
[ редактировать ]Материал представляет собой полимер, содержащий трехвалентный азот, двухвалентную и четырехвалентную серу. Атомы S и N в соседних цепях выравниваются. [2] [13] [14] несколько резонансных структур . Можно записать [15]
Структура кристаллического соединения была определена методом рентгеновской дифракции . Это показало чередующиеся длины связей S-N 159 и 163 пм, а также валентные углы S-N-S 120 ° и валентные углы N-S-N 106 °. [16] [17] [9] [8]
Синтез
[ редактировать ]Политиазил синтезируется путем полимеризации циклического формального димера динитрида дисеры ( S 2 N 2 ), который, в свою очередь, синтезируется из формального тетрамера тетранитрида тетрасеры ( С 4 Н 4 ), [2] при наличии горячей серебряной шерсти. [2] [1] [18]
Реакция начинается, когда серебро отрывает серу от S 4 N 4, чтобы получить Ag 2 S катализатор ; образующийся газообразный Затем S 2 N 2 выделяют сублимацией на холодную поверхность :
- S 4 N 4 + 8 Ag → 4 Ag 2 S + 2 N 2
- S 4 N 4 (газ низкого давления при 250-300 °С; катализатор Ag 2 S) → 2 S 2 N 2 (газ) → 2 S 2 N 2 (стабильное твердое вещество при 77 К )
При нагревании до комнатной температуры дополнительное тепло вызывает спонтанную полимеризацию:
- S 2 N 2 (0 °C) → (SN) x
Использование
[ редактировать ]Благодаря своей электропроводности политиазил используется в светодиодах , транзисторах , катодах аккумуляторов и солнечных элементах . [18]
Литература
[ редактировать ]Кинг, RSP: Новая химия и применение политиазила , Докторская диссертация, Университет Лафборо, 2009 г., Загрузить в формате pdf.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 725–727. ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Геринг, Марго; Фойгт, Дитрих (1953). «О нитридах серы (SN)2 и (SN)x». Естественные науки (на немецком языке). 40 (18): 482. Бибкод : 1953NW.....40..482G . дои : 10.1007/BF00628990 . ISSN 0028-1042 . S2CID 8181710 .
- ^ Лабес, ММ; Любовь, П.; Николс, Л.Ф. (1979). «Нитрид полисеры - металлический сверхпроводящий полимер». Химические обзоры . 79 (1): 1–15. дои : 10.1021/cr60317a002 .
- ^ Гарри Р. Олкок (20 сентября 2011 г.). Введение в химию материалов . Джон Уайли и сыновья. п. 131. ИСБН 978-1-118-21098-7 . Проверено 29 июня 2012 г.
- ^ А.Г. МакДиармид ; КМ Микульский; Эй Джей Хигер ; А. Ф. Гарито (1983). «Полимерный нитрид серы (политиазил), (SN) X». Полимерный нитрид серы (политиазил), (SN) x . Неорганические синтезы. Том. 22. С. 143–149. дои : 10.1002/9780470132531.ch31 . ISBN 9780470132531 .
- ^ Берт, Фрэнк Плейфэр (1910). «XCIX.—Новый сульфид азота» . Дж. Хим. соц., пер . 97 : 1171–1174. дои : 10.1039/CT9109701171 . ISSN 0368-1645 .
- ^ Лабес, ММ; Любовь, П.; Николс, LF: Нитрид полисеры - металлический сверхпроводящий полимер в Chem. Ред. 79 (1979) 1–15, два : 10.1021/cr60317a002 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Альсфассер, Р.; Джаниак, К.; Клапотке, ТМ; Мейер, Х.-Дж.: Современная неорганическая химия , издательство Ридель, Э., 3-е издание, 2007 г., Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Берлин/Бостон, ISBN 978-3-11-019060-1 , S. 129–132 (получено через De Gruyter Online).
- ^ Перейти обратно: а б МакДиармид, AG; Микульский, CM; Саран, Миссисипи; Руссо, П.Дж.; Коэн, MJ; Брайт, А.А.; Гарито, А.Ф.; Хигер, А.Дж.: Синтез и избранные свойства полимерного нитрида серы (политиазила), (SN) x в журнале Advances in Chemistry 150 (2009) 63–72, дои : 10.1021/ba-1976-0150.ch006 .
- ^ Перейти обратно: а б Статья о серо-азотных соединениях . по адресу: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, получено 2 марта 2017 г.
- ^ Виберг, Э .; Виберг, Н. ; Холлеман, А.Ф .: Неорганическая химия , 103-е издание, 2017 г. Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Берлин/Бостон, ISBN 978-3-11-026932-1 , S. 681 (получено через De Gruyter Online).
- ^ Боуман, Р.Х.; Апгар, Пенсильвания; Шанс, РР; МакДиармид, AG; Гарито, AF: Новая фаза (SN) x в J. Chem. Соц. хим. Комм. 1977, 49–50, дои : 10.1039/C39770000049 .
- ^ Геринг, Марго (1956). «Нитрид серы и его производные». Ежеквартальные обзоры, Химическое общество . 10 (4): 437. doi : 10.1039/qr9561000437 . ISSN 0009-2681 .
- ^ Коэн, МДж.; Гарито, А.Ф.; Хигер, Эй Джей; МакДиармид, AG; Микульский, CM; Саран, Миссисипи; Клеппингер, Дж. (1976). «Твердотельная полимеризация S 2 N 2 до (SN) x ». Журнал Американского химического общества . 98 : 3844–3848. дои : 10.1021/ja00429a018 .
- ^ Окада, М.; Танака, К.; Таката, А.; Ямабе, Т. (1993). «Исследование электронной фазы раствора Хартри-Фока изолированной политиазильной цепи». Синтетические металлы . 59 (2): 223–230. дои : 10.1016/0379-6779(93)91029-2 .
- ^ Будёль, М.: в Cryst. Структура. Комм. 4 (1975) 9–13.
- ^ МакДиармид, AG; Микульский, CM; Руссо, П.Дж.; Саран, Миссисипи; Гарито, А.Ф.; Хигер, AJ: Синтез и структура полимерного металла (SN) x и его предшественника S 2 N 2 в J. Chem. Соц. хим. Комм. 1975, 476–477, дои : 10.1039/C39750000476 .
- ^ Перейти обратно: а б Рональд Д. Арчер (26 февраля 2001 г.). Неорганические и металлоорганические полимеры . Джон Уайли и сыновья. п. 213. ИСБН 978-0-471-24187-4 . Проверено 29 июня 2012 г.