Polisulfuro - Polysulfide

Dos cadenas de azufre monoatómicas paralelas que crecen dentro de un nanotubo de carbono de pared simple (CNT, a). Cadenas en S en zig-zag (b) y rectas (c) dentro de CNT de doble pared.

Los polisulfuros son una clase de compuestos químicos que contienen cadenas de átomos de azufre . Hay dos clases principales de polisulfuros: aniones y polisulfuros orgánicos. Los aniones tienen la fórmula general S2−
n
. Estos aniones son las bases conjugadas de los polisulfuros de hidrógeno H 2 S n . Los polisulfuros orgánicos generalmente tienen las fórmulas RS n R, donde R = alquilo o arilo .

Sales y complejos de polisulfuro

Fragmento de la estructura en estado sólido de Na 2 S 5 . La S2−
5
la cadena es evidente.

Los polisulfuros de metales alcalinos surgen mediante el tratamiento de una solución de sulfuro , por ejemplo , sulfuro de sodio , con azufre elemental :

S2−
+ n S → S2−
n +1

En algunos casos, estos aniones se han obtenido como sales orgánicas, que son solubles en disolventes orgánicos.

La energía liberada en la reacción del sodio y el azufre elemental es la base de la tecnología de las baterías. La batería de sodio-azufre y la batería de litio-azufre requieren altas temperaturas para mantener el polisulfuro líquido y las membranas conductoras de Na + que no reaccionan con el sodio, el azufre y el sulfuro de sodio.

El compuesto (C 5 H 5 ) 2 TiS 5 es un ejemplo de un complejo de polisulfuro.

Los polisulfuros son ligandos en la química de coordinación . Ejemplos de complejos de polisulfido de metales de transición incluyen (C 5 H 5 ) 2 TiS 5 , [Ni (S 4 ) 2 ] 2− y [Pt (S 5 ) 3 ] 2− . Los elementos del grupo principal también forman polisulfuros.

Polisulfuros orgánicos

La lentionina es un polisulfuro orgánico que se encuentra en los hongos shiitake.

En el comercio, el término "polisulfuro" normalmente se refiere a una clase de polímeros con cadenas alternas de varios átomos de azufre e hidrocarburos. Tienen la fórmula R 2 S x . En esta fórmula, x indica el número de átomos de azufre (o "rango"). Los polímeros de polisulfuro se pueden sintetizar mediante reacciones de polimerización por condensación entre dihaluros orgánicos y sales de metales alcalinos de aniones de polisulfuro:

n  Na 2 S 5 + n  ClCH 2 CH 2 Cl → [CH 2 CH 2 S 5 ] n + 2 n  NaCl

Los dihaluros usados ​​en esta polimerización por condensación son dicloroalcanos (tales como 1,2-dicloroetano , bis- (2-cloroetil) formal (ClCH 2 CH 2 OCH 2 OCH 2 CH 2 Cl) y 1,3-dicloropropano). Los polímeros se denominan tiocoles . En algunos casos, los polímeros de polisulfuro se pueden formar mediante reacciones de polimerización con apertura de anillo .

Los polímeros de polisulfuro también se preparan mediante la adición de polisulfanos a alquenos. Una ecuación idealizada es:

2 RCH = CH 2 + H 2 S x → (RCH 2 CH 2 ) 2 S x

En realidad, las muestras homogéneas de H 2 S x son difíciles de preparar.

Los polímeros de polisulfuro son insolubles en agua, aceites y muchos otros disolventes orgánicos. Debido a su resistencia a los disolventes, estos materiales se utilizan como selladores para rellenar las juntas en pavimentos, vidrios de ventanas de automóviles y estructuras de aviones.

Los polímeros que contienen uno o dos átomos de azufre separados por secuencias de hidrocarburos generalmente no se clasifican como polisulfuros, por ejemplo, poli ( p- fenileno) sulfuro (C 6 H 4 S) n .

Polisulfuros en caucho vulcanizado

Estructura idealizada de dos hebras ( azul y verde ) de caucho natural después de la vulcanización con azufre elemental, que forma enlaces polisulfuro.

Muchos elastómeros comerciales contienen polisulfuros como enlaces cruzados . Estos enlaces cruzados interconectan cadenas de polímero vecinas, lo que les confiere rigidez. El grado de rigidez está relacionado con el número de enlaces cruzados. Los elastómeros, por lo tanto, tienen la capacidad característica de "regresar" a su forma original después de estirarse o comprimirse. Debido a esta memoria de su forma curada original , los elastómeros se denominan comúnmente cauchos . El proceso de reticulación de las cadenas de polímero en estos polímeros con azufre se denomina vulcanización . Las cadenas de azufre se unen a los átomos de carbono "alílicos", que son adyacentes a los enlaces C = C. La vulcanización es un paso en el procesamiento de varias clases de cauchos, incluido el policloropreno ( neopreno ), el estireno-butadieno y el poliisopreno , que es químicamente similar al caucho natural. El descubrimiento de la vulcanización de Charles Goodyear , que implica el calentamiento de poliisopreno con azufre, fue revolucionario porque convirtió un material pegajoso y casi inútil en un elastómero que podría fabricarse en productos útiles.

Ocurrencia en gigantes gaseosos

Además de agua y amoníaco , las nubes en las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos contienen sulfuros de amonio. Las nubes de color marrón rojizo se atribuyen a los polisulfuros, que surgen de la exposición de los sulfuros de amonio a la luz.

Propiedades

Los polisulfuros, como sulfuros, pueden inducir el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el acero al carbono y el acero inoxidable .

Ver también

Referencias