Kwas politionowy
Kwas politionowy jest oksokwasem o prostym łańcuchu atomów siarki i ma wzór chemiczny Sn ( SO 3 H) 2 ( n > 2). Kwas tritionowy (H 2 S 3 O 6 ), kwas tetrationowy (H 2 S 4 O 6 ) to proste przykłady. Są to sprzężone kwasy politionianów . Związki n Oczekuje się, że istnieje < 80, a te z n < 20 zostały już zsyntetyzowane. Kwas ditionowy (H 2 S 2 O 6 ) nie należy do kwasów politionowych ze względu na silnie odmienne właściwości.
Nomenklatura
Wszystkie aniony politionianowe zawierają łańcuchy atomów siarki przyłączone do końcowych grup SO 3 H. Nazwy kwasów politionowych są określone przez liczbę atomów w łańcuchu atomów siarki:
-
H
2 S
2 O
6 – kwas ditionowy -
H
2 S
3 O
6 – kwas tritionowy -
H
2 S
4 O
6 – kwas tetrationowy -
H
2 S
5 O
6 – kwas pentationowy itp.
Historia
Liczne kwasy i sole z tej grupy mają czcigodną historię, a układy chemiczne tam, gdzie istnieją, sięgają czasów badań Johna Daltona poświęconych zachowaniu się siarkowodoru w wodnych roztworach dwutlenku siarki (1808). Rozwiązanie to nosi obecnie imię Heinricha Wilhelma Ferdinanda Wackenrodera , który przeprowadził systematyczne badania (1846). W ciągu następnych 60–80 lat liczne badania wykazały obecność jonów, w szczególności anionu tetrationianowego i pentationianowego ( S
4 O
2− 6 i S
5 O
2− 6 odpowiednio).
Przygotowanie i właściwości
H2S
tworząc tiosiarkowy reaguje
reakcja ; podobnie
jak
H2S2 z SO3
z lub HSO3Cl
H2S2O3 disulfonomonosulfonowy ,
tworzy HS2SO3H
, kwas analogiczna kwas _
_ _
_ _ _ podobnie polisulfany H 2 S n ( n = 2–6) dają HS n SO 3 H. Reakcje z obu końców łańcucha polisulfanowego prowadzą do powstania kwasu polisulfonodisulfonowego HO 3 SS n SO 3 H.
Istnieje wiele metod syntezy tych kwasów, ale mechanizm jest niejasny ze względu na dużą liczbę jednocześnie zachodzących i konkurencyjnych reakcji, takich jak redoks , przenoszenie łańcucha i dysproporcjonowanie . Typowe przykłady to:
- Interakcja między siarkowodorem a dwutlenkiem siarki w bardzo rozcieńczonym roztworze wodnym. Daje to złożoną mieszaninę różnych kwasów tlenowych siarki o różnych strukturach, zwaną roztworem Wackenrodera . W temperaturach powyżej 20 ° C substancje rozpuszczone powoli rozkładają się z separacją siarki , dwutlenku siarki i kwasu siarkowego .
- 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
- Reakcje halogenków siarki z HSO
- 3 lub HS
2 O
- 3 , na przykład :
- 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 O
- 3 → [O 3 SS 3 SO 3 ] 2 - + 2 HCl
- SCl 2 + 2 HSO
Bezwodne kwasy politionowe można tworzyć w roztworze eteru dietylowego na trzy ogólne sposoby:
- 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 + ja 2 → H 2 S 2 n +2 O 6 + 2 HI ( n = 1, 2 ... 6)
Najbardziej stabilne są kwasy politionowe o niewielkiej liczbie atomów siarki w łańcuchu ( n = 3, 4, 5, 6). Kwasy politionowe są stabilne tylko w roztworach wodnych i przy wyższych stężeniach ulegają szybkiemu zniszczeniu wraz z uwolnieniem siarki , dwutlenku siarki i czasami kwasu siarkowego . Kwaśne sole kwasów politionowych nie istnieją. Jony politionianowe są znacznie bardziej stabilne niż odpowiadające im kwasy.
Pod wpływem utleniaczy ( nadmanganian potasu , dwuchromian potasu ) kwasy politionowe i ich sole ulegają utlenieniu do siarczanów , a oddziaływanie z silnymi czynnikami redukującymi ( amalgamat sodu) przekształca je w siarczyny i ditioniny.
Występowanie
politioniany politionowe są rzadko spotykane, ale są powszechne i ważne.
jeziorach kraterowych zidentyfikowano kwasy politionowe . Zjawisko to może być przydatne do przewidywania aktywności wulkanicznej .