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ポリチオン酸は、硫黄原子が直鎖状に並び、化学式S n (SO 3 H) 2 ( n + 2 > 2 )で表されるオキソ酸です。トリチオン酸(H 2 S 3 O 6 )、テトラチオン酸(H 2 S 4 O 6 ) は簡単な例です。これらはポリチオン酸の共役酸です。n < 80の化合物が存在すると予想され、n < 20 の化合物はすでに合成されています。ジチオン酸(H 2 S 2 O 6 ) は、大きく異なる特性のため、ポリチオン酸には属しません。
命名法
すべてのポリチオン酸アニオンには、末端の SO 3 H 基に結合した硫黄原子の鎖が含まれています。ポリチオン酸の名前は、硫黄原子の鎖の原子数によって決まります。
歴史
このグループの多くの酸と塩は由緒ある歴史を持ち、化学体系は、ジョン・ドルトンが二酸化硫黄水溶液中の硫化水素の挙動に関する研究（1808年）にまで遡ります。この溶液は現在、体系的な研究（1846年）を行ったハインリッヒ・ヴィルヘルム・フェルディナント・ヴァッケンローダーの名前が付けられています。その後60～80年にわたって、多数の研究でイオン、特にテトラチオネートとペンタチオネートのアニオン（S
4お2−6
...とS
5お2−6
...、 それぞれ）。
調製と特性
H
2SはSOと反応する
3またはHSO
3Cl、チオ硫酸Hを形成する
2S
2お
3、 Hとの類似の反応として
2S
2ジスルホノモノスルホン酸HSを形成する
2それで
3H ; 同様にポリスルファン H 2 S n ( n = 2–6) は HS n SO 3 H を与えます。ポリスルファン鎖の両端からの反応により、ポリスルホノジスルホン酸 HO 3 SS n SO 3 H
が形成されます。
これらの酸の合成には多くの方法がありますが、酸化還元、連鎖移動、不均化など、同時に起こる競合する反応が多数あるため、そのメカニズムは不明です。典型的な例は次のとおりです。
- 非常に希薄な水溶液中での硫化水素と二酸化硫黄の相互作用。これにより、ヴァッケンローダー溶液と呼ばれる、さまざまな構造の硫黄の酸素酸の複雑な混合物が生成されます。20℃を超える温度では、溶質はゆっくりと分解し、硫黄、二酸化硫黄、硫酸に分離します。[1]
- H 2 S + H 2 SO 3 → H 2 S 2 O 2 + H 2 O
- H 2 S 2 O 2 + 2 H 2 SO 3 → H 2 S 4 O 6 + 2 H 2 O
- H 2 S 4 O 6 + H 2 SO 3 → H 2 S 3 O 6 + H 2 S 2 O 3
- ハロゲン化硫黄とHSOの反応−
3またはHS
2お−
3、 例えば ：
- SCl 2 + 2 HSO−
3→ [O 3 SSSO 3 ] 2− + 2 HCl - S 2 Cl 2 + 2 HSO−
3→ [O 3 SS 2 SO 3 ] 2− + 2 HCl - SCl 2 + 2 HS
2お−
3→ [O 3 SS 3 SO 3 ] 2− + 2 HCl
- SCl 2 + 2 HSO−
無水ポリチオン酸は、ジエチルエーテル溶液中で、次の 3 つの一般的な方法で 生成されます。
- HS n SO 3 H + SO 3 → H 2 S n +2 O 6 ( n = 1, 2 ... 8)
- H 2 S n + 2 SO 3 → H 2 S n +2 O 6 ( n = 1, 2 ... 8)
- 2 HS n SO 3 H + I 2 → H 2 S 2 n +2 O 6 + 2 HI ( n = 1, 2 ... 6)
鎖中に少数の硫黄原子（n = 3、4、5、6）を持つポリチオン酸は最も安定しています。ポリチオン酸は水溶液中でのみ安定しており、高濃度では硫黄、二酸化硫黄、場合によっては硫酸を放出して急速に破壊されます。ポリチオン酸の酸塩は存在しません。ポリチオン酸イオンは、対応する酸よりもはるかに安定しています。
酸化剤（過マンガン酸カリウム、二クロム酸カリウム）の作用により、ポリチオン酸とその塩は硫酸塩に酸化され、強力な還元剤（ナトリウムのアマルガム）との相互作用により亜硫酸塩と亜ジチオン酸塩に変換されます。
発生
ポリチオン酸はめったに見られませんが、ポリチオン酸塩は一般的であり、重要です。
ポリチオン酸は火口湖で確認されている。[2]この現象は火山活動を予測するのに役立つかもしれない。