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ポリスルフィドは、硫黄原子のアニオン鎖から誘導される化合物の一種である。 [1]ポリスルフィドには、無機と有機の2つの主要なクラスがある。無機ポリスルフィドの一般式はSである。2−
n のこれらの陰イオンはポリスルファン H 2 S nの共役塩基である。有機ポリスルフィドは一般に式R 1 S n R 2で表され、Rはアルキル基またはアリール基である。[2]
多硫化物塩および錯体
アルカリ金属多硫化物は、硫化物溶液を元素硫黄で処理することによって生成されます。例えば、硫化ナトリウムは多硫化ナトリウムになります。
S2−
+ nS → S2−
n +1 の
場合によっては、これらの陰イオンは有機溶媒に溶解する有機塩として得られる。[4]
ナトリウムと元素硫黄の反応で放出されるエネルギーは、バッテリー技術の基礎です。ナトリウム硫黄バッテリーとリチウム硫黄バッテリーでは、液体ポリサルファイドと、ナトリウム、硫黄、硫化ナトリウムに対して反応しないNa +導電性膜を維持するために、高温が必要です。
ポリスルフィドは錯体化学における配位子である。遷移金属ポリスルフィド錯体の例としては、 (C 5 H 5 ) 2 TiS 5、[Ni(S 4 ) 2 ] 2−、[Pt(S 5 ) 3 ] 2−などがある。[5]典型元素もポリスルフィドを形成する。[6]
有機ポリスルフィド
商業上、「ポリスルフィド」という用語は通常、複数の硫黄原子と炭化水素の鎖が交互に並んだポリマーのクラスを指します。これらのポリマーの化学式はR 1 S n R 2です。この化学式で、n は硫黄原子の数 (または「ランク」) を示します。ポリスルフィド ポリマーは、有機ジハロゲン化物とポリスルフィド アニオンのアルカリ金属塩との 縮合重合反応によって合成できます。
n Na 2 S 5 + n ClCH 2 CH 2 Cl → [CH 2 CH 2 S 5 ] n + 2 n NaCl
この縮合重合に用いられるジハロゲン化物は、 1,2-ジクロロエタン、ビス(2-クロロエトキシ)メタン( ClCH 2 CH 2 OCH 2 OCH 2 CH 2 Cl )、1,3-ジクロロプロパンなどのジクロロアルカンである。これらのポリマーはチオコールと呼ばれる。場合によっては、開環重合反応によってポリスルフィドポリマーが形成されることもある。
ポリスルフィドポリマーは、ポリスルファンをアルケンに添加することによっても製造されます。理想的な式は次のとおりです。
2 RCH=CH 2 + H 2 S n → (RCH 2 CH 2 ) 2 S n
実際には、H 2 S nの均質なサンプルを準備することは困難です。[2]
ポリサルファイドポリマーは、水、油、その他多くの有機溶剤に不溶です。溶剤耐性があるため、これらの材料は舗装、自動車の窓ガラス、航空機構造の継ぎ目を充填する シーラントとして使用されます。
炭化水素配列によって分離された 1 つまたは 2 つの硫黄原子を含むポリマーは、通常、ポリスルフィドには分類されません (例:ポリ ( p-フェニレン) スルフィド (C 6 H 4 S) n )。
加硫ゴム中のポリスルフィド
市販のエラストマーの多くは、架橋結合としてポリスルフィドを含んでいます。これらの架橋結合は隣接するポリマー鎖を相互接続し、剛性を付与します。剛性の程度は架橋結合の数に関係します。したがって、エラストマーは、伸ばしたり圧縮したりした後で元の形状に戻るという特徴があります。この元の硬化形状の記憶のため、エラストマーは一般にゴムと呼ばれています。これらのポリマーのポリマー鎖を硫黄で架橋するプロセスは、加硫と呼ばれます。硫黄鎖は、C=C 結合に隣接するアリル炭素原子に付着します。加硫は、ポリクロロプレン(ネオプレン)、スチレンブタジエン、および化学的に天然ゴムに類似したポリイソプレンを含む、いくつかのクラスのゴムの処理におけるステップです。チャールズ・グッドイヤーによる、ポリイソプレンを硫黄で加熱する加硫の発見は、粘着性がありほとんど役に立たない材料を、有用な製品に加工できるエラストマーに変換した点で革命的でした。
巨大ガス惑星での発生
水とアンモニアに加えて、巨大ガス惑星の大気中の雲には硫化アンモニウムが含まれています。赤褐色の雲は、硫化アンモニウムが光にさらされることで発生する多硫化物によるものです。[7]
プロパティ
多硫化物は硫化物と同様に、炭素鋼やステンレス鋼に応力腐食割れを引き起こす可能性があります。
参照
参考文献
- ^ Kelly, PF; King, RSP (2013-01-01)、Reedijk, Jan; Poeppelmeier, Kenneth (編)、「1.06 - 連鎖硫黄化合物」、Comprehensive Inorganic Chemistry II (第2版)、アムステルダム: Elsevier、pp. 179–196、doi :10.1016/b978-0-08-097774-4.00108-x、ISBN 978-0-08-096529-1、2022-03-29取得
- ^ ab Steudel, Ralf (2007). 「硫黄: 有機ポリサルファン」.無機化学百科事典. Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/0470862106.ia233.pub2. ISBN 978-0470860786。
- ^ Rosen, E.; Tegman, R. (1988). 「多硫化物Na2S2、Na2S4、Na2S5の調製とX線粉末回折研究」Acta Chem. Scand . 25 :3329–3336. doi : 10.3891/acta.chem.scand.25-3329 .
- ^ Dev, S.; Ramli, E.; Rauchfuss, TB; Wilson, SR (1991). 「[M( N -メチルイミダゾール) 6 ]S 8の合成と構造: N -メチルイミダゾール + 金属粉末 + 硫黄の反応によって調製されたポリ硫化物塩」。Inorg . Chem. 30 (11): 2514. doi :10.1021/ic00011a011.
- ^ Draganjac, ME; Rauchfuss, TB (1985). 「遷移金属ポリスルフィド: 純粋に無機のキレート配位子を持つ配位化合物」. Angew. Chem. Int. Ed. Engl . 24 (9): 742. doi :10.1002/anie.198507421.
- ^ 武田 暢; 時藤 暢; 岡崎 亮 (2003).主族および遷移金属のポリスルフィド錯体. 現在の化学の話題. 第 231 巻. pp. 153–202. doi :10.1007/b13184. ISBN 3-540-40378-7。
- ^ 「木星：雲の構成」ブリタニカ百科事典。2023年6月6日。