Политиазил
Политиазил
Имена
Другие имена
политиазилполи
(нитрид серы)
Идентификаторы
  • 56422-03-8 ☒Н
ChemSpider
  • никто
Характеристики
(СН) х
ПоявлениеКристаллическое 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).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Политиазил ( полимерный нитрид серы ), (SN) x , является электропроводящим полимером золотого или бронзового цвета с металлическим блеском . Это был первый обнаруженный проводящий неорганический полимер [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 «блестяще-золотистое на гранях и темное сине-черное» в зависимости от ориентации образца. Он стабилен на воздухе и нерастворим во всех растворителях. [5]

История

Впервые это соединение было описано еще в 1910 году Ф. П. Бертом, который получил его путем нагревания тетранитрида тетрасеры в вакууме над серебряной ватой. [6]

Это соединение было первым соединением, содержащим только неметаллические элементы, в котором можно было продемонстрировать сверхпроводимость . Однако относительно низкая температура перехода около 0,3 К делает практическое применение маловероятным. [7] [8]

Характеристики

Политиазил — металлически-золотистый и блестящий, кристаллический, но волокнистый материал. [8] Полимер в основном инертен к кислороду и воде, но разлагается на воздухе до серого порошка. [9] [10] При температуре выше 240 °C может произойти взрывное разложение. [11] Соединение также взрывается при ударе. [10] Взрыв обычно происходит путем разложения на элементы.

Политиазил проявляет анизотропную электропроводность. Вдоль волокон или цепей SN связь является электропроводящей, перпендикулярно ей действует как изолятор. Одномерная проводимость основана на условиях связывания в цепи SN, где каждый атом серы обеспечивает два π-электрона, а каждый атом азота обеспечивает один π-электрон для образования двухцентровых 3π-электронных связывающих единиц. [8]

В соединении наблюдались две полиморфные кристаллические формы. Моноклинная форма I, полученная в результате синтеза, может быть преобразована в орторомбическую форму II путем механической обработки, такой как измельчение. [12]

Структура и связь

Материал представляет собой полимер, содержащий трехвалентный азот, двухвалентную и четырехвалентную серу. Атомы S и N на соседних цепях выстраиваются в ряд. [2] [13] [14] Можно записать несколько резонансных структур . [15]

Структуры резонанса политиазила

Структура кристаллического соединения была определена методом рентгеновской дифракции . Она показала чередующиеся длины связей S–N 159 пм и 163 пм и углы связей S–N–S 120 ° и углы связей N–S–N 106 °. [16] [17] [9] [8]

Синтез

Политиазил синтезируется путем полимеризации циклического формального димера динитрида дисеры ( S 2 N 2 ), который в свою очередь синтезируется из формального тетрамера тетранитрида тетрасеры ( S 4 N 4 ), [2] в присутствии горячей серебряной ваты. [2] [1] [18]

Реакция начинается, когда серебро отщепляет серу от S4N4 , образуя катализатор Ag2S ; полученный газообразный S2N2 затем выделяется путем сублимации на холодной поверхности :

S 4 N 4  + 8 Ag → 4 Ag 2 S + 2 N 2
S 4 N 4 (газ низкого давления при 250-300 °C; 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:

S2N2 (0 °C) → ( SN ) x

Использует

Благодаря своей электропроводности политиазил используется в светодиодах , транзисторах , катодах аккумуляторов и солнечных элементах . [18]

Литература

Кинг, RSP: Новая химия и применение политиазила , докторская диссертация, Университет Лафборо, 2009 г., pdf-загрузка

Ссылки

  1. ^ abc Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр.  725–727 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ abcd Геринг, Марго; Фойгт, Дитрих (1953). «Über die Schwefelnitride (SN)2 und (SN)x». Die Naturwissenschaften (на немецком языке). 40 (18): 482. Бибкод : 1953NW.....40..482G. дои : 10.1007/BF00628990. ISSN  0028-1042. S2CID  8181710.
  3. ^ Labes, MM; Love, P.; Nichols, LF (1979). «Полисульфурнитрид — металлический сверхпроводящий полимер». Chemical Reviews . 79 (1): 1– 15. doi :10.1021/cr60317a002.
  4. ^ Гарри Р. Оллкок (20 сентября 2011 г.). Введение в химию материалов. John Wiley & Sons. стр. 131. ISBN 978-1-118-21098-7. Получено 29 июня 2012 г.
  5. ^ AG MacDiarmid ; CM Mikulsk; AJ Heeger ; AF Garito (1983). "Полимерный нитрид серы (политиазил), (SN) X". Полимерный нитрид серы (политиазил), (SN) x . Неорганические синтезы. Т. 22. С.  143–149 . doi :10.1002/9780470132531.ch31. ISBN 9780470132531.
  6. ^ Берт, Фрэнк Плейфэр (1910). «XCIX.—Новый сульфид азота». J. Chem. Soc., Trans . 97 : 1171– 1174. doi :10.1039/CT9109701171. ISSN  0368-1645.
  7. ^ Лабес, ММ; Лав, П.; Николс, ЛФ: Полисульфурнитрид — металлический сверхпроводящий полимер в Chem. Rev. 79 (1979) 1–15, doi : 10.1021/cr60317a002.
  8. ^ abcd Альсфассер, Р.; Джаниак, К.; Клапотке, ТМ; Мейер, Х.-Ю.: Moderne Anorganische Chemie , Herausgeber Riedel, E., 3. Auflage 2007, Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Берлин/Бостон, ISBN 978-3-11-019060-1 , S. 129. –132 (получено через De Gruyter Online). 
  9. ^ ab MacDiarmid, AG; Mikulski, CM; Saran, MS; Russo, PJ; Cohen, MJ; Bright, AA; Garito, AF; Heeger, AJ: Синтез и некоторые свойства полимерного нитрида серы (политиазила), (SN) x в Advances in Chemistry 150 (2009) 63–72, doi :10.1021/ba-1976-0150.ch006.
  10. ^ ab Запись о Schwefel-Stickstoff-Verbindungen . по адресу: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, получено 2 марта 2017 г.
  11. ^ Виберг, Э .; Виберг, Н.; Холлеман, AF: Anorganische Chemie , 103. Auflage, 2017 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Берлин/Бостон, ISBN 978-3-11-026932-1 , S. 681, (получено через De Gruyter Online). 
  12. ^ Боуман, Р.Х.; Апгар, Пенсильвания; Шанс, РР; МакДиармид, AG; Гарито, AF: Новая фаза (SN) x в J. Chem. Соц. хим. Комм. 1977, 49–50, номер документа : 10.1039/C39770000049.
  13. ^ Геринг, Марго (1956). «Нитрид серы и его производные». Quarterly Reviews, Chemical Society . 10 (4): 437. doi :10.1039/qr9561000437. ISSN  0009-2681.
  14. ^ Коэн, MJ.; Гарито, А.Ф.; Хигер, Эй Джей; МакДиармид, АГ; Микульский, CM; Саран, Миссисипи; Клеппингер, Дж. (1976). «Твердотельная полимеризация S 2 N 2 до (SN) x ». Журнал Американского химического общества . 98 : 3844–3848 . doi : 10.1021/ja00429a018.
  15. ^ Окада, М.; Танака, К.; Таката, А.; Ямабэ, Т. (1993). «Исследование электронной фазы раствора Хартри-Фока изолированной политиазильной цепи». Синтетические металлы . 59 (2): 223– 230. doi :10.1016/0379-6779(93)91029-2.
  16. ^ Будёль, М.: в Cryst. Структура. Комм. 4 (1975) 9–13.
  17. ^ MacDiarmid, AG; Mikulski, CM; Russo, PJ; Saran, MS; Garito, AF; Heeger, AJ: Синтез и структура полимерного металла, (SN) x , и его предшественника, S 2 N 2 в J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1975, 476–477, doi :10.1039/C39750000476.
  18. ^ ab Ronald D. Archer (26 февраля 2001 г.). Неорганические и металлоорганические полимеры. John Wiley & Sons. стр. 213. ISBN 978-0-471-24187-4. Получено 29 июня 2012 г.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polythiazyl&oldid=1232865784"