Trikén

A trikén (más néven tiózon, kén trimer, triszulfur) a kén cseresznyevörös színű allotrop módosulata. Normál körülmények közt hagyományos kénné alakul:

${\ce {8 S3 -> 3 S8}}$

Szerkezete

Szerkezetét tekintve a trikén és az ózon hasonlók. Mindkettő molekulája V alakú, és diamágneses. Bár S=S kettős kötésekkel jelölik, a kötések helyzete a valóságban összetettebb.^[1]

Az S–S távolságok egyenlők, nagyságuk 191,70 ± 0,01 pm, a központi atomnál bezárt szög 117,36 ± 0,006°.^[2] Ugyanakkor a gyűrűs S₃, ahol a kénatomok szabályos háromszögben rendeződnek el három egyszeres kötéssel (hasonlóan a gyűrűs ózonhoz és a ciklopropánhoz), a számítások szerint alacsonyabb energiaszinten van a kísérletileg megfigyelt V alakú molekulánál.^[3]

A tiózon nevet Hugo Erdmann gondolta ki 1908-ban, mikor feltételezte, hogy a S₃ a folyékony kén nagy részét alkotja,^[4] de létezése J. Berkowitz 1964-es kísérleteiig bizonyítatlan maradt.^[5] Tömegspektrometriával kimutatta, hogy a kéngőzök tartalmazták a S₃ molekulát. 1200 °C felett a S₃ a második leggyakoribb molekula a S₂ után a gázállapotú kénben.^[5] A folyékony kénben a molekula elég magas (körülbelül 500 °C) hőmérsékletig nem gyakori. Az ilyen kis molekulák, mint a trikén, adják a folyékony kén reakcióképességét.^[5] A S₃ abszorpciós maximuma 425 nm-nél van.^[5]

A S₃ szilárd nemesgázban vagy üvegben lévő S₃Cl₂ fotolízisével is létrehozható.^[5]

Reakciói

A trikén reagál szén-monoxiddal, mely reakció termékei a karbonil-szulfid és a dikén.

Adott számú kénatomot tartalmazó vegyületekké történő átalakulása lehetséges:

S₃ + S₂O → S₅O (gyűrűs)^[6]

Aniongyök

Noha a S₃ normál körülmények közt ritka, az S−3 aniongyök gyakori.^[7] Intenzív kék színe van. Néha tiozonidnak is nevezik^[8] az ozonid- (O−3) ionnal való analógiának megfelelően. A lazurit (amiből az ultramarin készül) tartalmaz S−3-ot. Az Yves Klein kifejlesztette International Klein Blue szintén tartalmazza az S−3 aniont.^[9] Ez vegyérték-izoelektromos az ozonidionnal. A kék szín az ionban C²A₂ állapotról X²B₁ állapotra végbemenő átalakulástól van,^[8] ami erős abszorpciós sávot hoz létre 610-620 nm-nél, vagyis 2,07 eV-nál (azaz a látható spektrum narancssárga régiójában).^[10] A Raman-frekvencia 523 cm⁻¹, és egy másik infravörös abszorpciós vonal található 580 cm⁻¹-nél.^[5]

A S−3 ionról kimutatták, hogy vizes oldatban stabil 0,5 GPa nyomáson, és feltételezhetően természetesen is előfordul nagy mélységben a földkéregben, ahol szubdukció vagy nagynyomású metamorfizmus történik.^[11] Ez az ion valószínűleg a réz és az arany mozgatásában fontos a hidrotermális oldatokban.^[12]

A lítium-hexaszulfid (ami S−6-t tartalmaz, ami egy másik poliszulfid-aniongyök) tetrametilén-diaminnal szolvatálva acetonban és hasonló donor oldószerekben S−3-ra disszociál.^[13]

A S−3 aniongyököt kéngőzök Zn²⁺ ionokkal való mátrixban történő redukciójával is előállították. Az anyag szárazon erősen kék, és színe zöldre, sárgára változik nyomnyi mennyiségű víz jelenlétében.^[14] Előállításának másik módja poliszulfidok hexametil-foszforamidban történő feloldásával, ami kék színt ad.^[15]

A S−3 előállításának további módjai közé tartozik a kén kissé megnedvesített magnézium-oxiddal történő reakciója.^[10]

A S−3 Raman-spektroszkópiával azonosítható, ami festményekhez is használható noninvazívan. A sávok 549 cm^-1 a szimmetrikus, 585 cm^-1 az aszimmetrikus nyúlásra és 259 cm^-1 a meghajlásra.^[16] A természetes anyagok tartalmazhatnak S−2 iont is, ami 390 nm-nél nyel el, és aminek Raman-sávja van 590 cm^-1-nél.^[16]

Triszulfidion

A triszulfidion (S2−3) a poliszulfid-sorozat része. A kénlánc V alakú, a kötésszög 107,88°, a kovalens kötések egyszeresek.^[5] A SrS₃-ban az S–S kötéshossz 205 pm.^[5] Izoelektromos a kén-dikloriddal.

Jegyzetek

↑ Chemistry of the Elements, 2nd, Butterworth-Heinemann, 645–662. o. (1997). ISBN 978-0-08-037941-8
↑ (2004. március 11.) „The rotational spectrum and geometrical structure of thiozone, S₃”. Journal of the American Chemical Society 126 (13), 4096–4097. o. DOI:10.1021/ja049645f. PMID 15053585.
↑ (2005. június 1.) „Transition metal complexes of cyclic and open ozone and thiozone”. Journal of the American Chemical Society 127 (4), 1278–1285. o. [2011. július 15-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1021/ja044809d. PMID 15669867. (Hozzáférés: 2021. július 13.)
↑ Erdmann, Hugo (1908). „Ueber Thiozonide, ein Beitrag zur Kenntniss des Schwefels und seiner ringförmigen Verbindungen”. Justus Liebigs Annalen der Chemie 362 (2), 133–173. o. DOI:10.1002/jlac.19083620202.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Meyer, Beat (1975. március 1.). „Elemental sulfur”. Chemical Reviews 76 (3), 367–388. o. DOI:10.1021/cr60301a003.
↑ (2004. november 2.) „The thermal decomposition of S₂O forming SO₂, S₃, S₄ and S₅O — an ab initio MO study”. ChemInform 35 (44). DOI:10.1002/chin.200444022.
↑ (2013) „Ubiquitous trisulfur radical anion: fundamentals and applications in materials science, electrochemistry, analytical chemistry and geochemistry”. Chem. Soc. Rev. 42, 5996-6005. o. DOI:10.1039/C3CS60119F.
↑ ^a ^b (2008) „Electronic states of the ultramarine chromophore S−3”. Zeitschrift für Physikalische Chemie 222 (1), 163–176. o. DOI:10.1524/zpch.2008.222.1.163.
↑ Manning, Craig E. (2011. február 25.). „Sulfur surprises in deep geological fluids”. Science 331 (6020), 1018–1019. o. DOI:10.1126/science.1202468. PMID 21350156.
↑ ^a ^b Steudel, Ralf. Cluster anions S−n and S2−n, Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds, 16. o. (2003). ISBN 9783540403784
↑ (2011. február 25.) „The S−3 ion is stable in geological fluids at elevated temperatures and pressures”. Science 331 (6020), 1052–1054. o. DOI:10.1126/science.1199911. PMID 21350173.
↑ (2015. november 3.) „Sulfur radical species form gold deposits on Earth”. Proceedings of the National Academy of Sciences 112 (44), 13484-13489. o. DOI:10.1073/pnas.1506378112. (Hozzáférés: 2021. április 18.)
↑ Inorganic Rings and Polymers of the p-Block Elements: From Fundamentals to Applications. Royal Society of Chemistry, 295–296. o. (2009). ISBN 9781847559067
↑ (2010) „Sensor material based on occluded trisulfur anionic radicals for convenient detection of trace amounts of water molecules”. Journal of Materials Chemistry 20 (16), 3307–3312. o. DOI:10.1039/B925233A.
↑ (1972. október 1.) „Characterization of the trisulfur radical anion S−3 in blue solutions of alkali polysulfides in hexamethylphosphoramide”. Inorganic Chemistry 11 (11), 2525–2527. o. DOI:10.1021/ic50116a047.
↑ ^a ^b Raman microscopy of diverse samples of lapis lazuli at multiple excitation wavelengths. [2011. július 26-i dátummal az eredetiből archiválva].

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Trisulfur című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

[Greenwood-1] Chemistry of the Elements, 2nd, Butterworth-Heinemann, 645–662. o. (1997). ISBN 978-0-08-037941-8

[2] (2004. március 11.) „The rotational spectrum and geometrical structure of thiozone, S₃”. Journal of the American Chemical Society 126 (13), 4096–4097. o. DOI:10.1021/ja049645f. PMID 15053585.

[transition-3] (2005. június 1.) „Transition metal complexes of cyclic and open ozone and thiozone”. Journal of the American Chemical Society 127 (4), 1278–1285. o. [2011. július 15-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1021/ja044809d. PMID 15669867. (Hozzáférés: 2021. július 13.)

[4] Erdmann, Hugo (1908). „Ueber Thiozonide, ein Beitrag zur Kenntniss des Schwefels und seiner ringförmigen Verbindungen”. Justus Liebigs Annalen der Chemie 362 (2), 133–173. o. DOI:10.1002/jlac.19083620202.

[elemental-5] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Meyer, Beat (1975. március 1.). „Elemental sulfur”. Chemical Reviews 76 (3), 367–388. o. DOI:10.1021/cr60301a003.

[6] (2004. november 2.) „The thermal decomposition of S₂O forming SO₂, S₃, S₄ and S₅O — an ab initio MO study”. ChemInform 35 (44). DOI:10.1002/chin.200444022.

[7] (2013) „Ubiquitous trisulfur radical anion: fundamentals and applications in materials science, electrochemistry, analytical chemistry and geochemistry”. Chem. Soc. Rev. 42, 5996-6005. o. DOI:10.1039/C3CS60119F.

[electronic-8] (2008) „Electronic states of the ultramarine chromophore S−3”. Zeitschrift für Physikalische Chemie 222 (1), 163–176. o. DOI:10.1524/zpch.2008.222.1.163.

[9] Manning, Craig E. (2011. február 25.). „Sulfur surprises in deep geological fluids”. Science 331 (6020), 1018–1019. o. DOI:10.1126/science.1202468. PMID 21350156.

[sulfur-10] Steudel, Ralf. Cluster anions S−n and S2−n, Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds, 16. o. (2003). ISBN 9783540403784

[11] (2011. február 25.) „The S−3 ion is stable in geological fluids at elevated temperatures and pressures”. Science 331 (6020), 1052–1054. o. DOI:10.1126/science.1199911. PMID 21350173.

[12] (2015. november 3.) „Sulfur radical species form gold deposits on Earth”. Proceedings of the National Academy of Sciences 112 (44), 13484-13489. o. DOI:10.1073/pnas.1506378112. (Hozzáférés: 2021. április 18.)

[13] Inorganic Rings and Polymers of the p-Block Elements: From Fundamentals to Applications. Royal Society of Chemistry, 295–296. o. (2009). ISBN 9781847559067

[14] (2010) „Sensor material based on occluded trisulfur anionic radicals for convenient detection of trace amounts of water molecules”. Journal of Materials Chemistry 20 (16), 3307–3312. o. DOI:10.1039/B925233A.

[15] (1972. október 1.) „Characterization of the trisulfur radical anion S−3 in blue solutions of alkali polysulfides in hexamethylphosphoramide”. Inorganic Chemistry 11 (11), 2525–2527. o. DOI:10.1021/ic50116a047.

[excitation-16] Raman microscopy of diverse samples of lapis lazuli at multiple excitation wavelengths. [2011. július 26-i dátummal az eredetiből archiválva].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]