四氟化二硫
| 四氟化二硫 | |
|---|---|
| |
| IUPAC名 1,1,1,2-tetrafluoro-1λ4-disulfane | |
| 英文名 | difluorodisulfanedifluoride |
| 別名 | 1,2-二氟二硫烷 1,1-二氟化物 二氟二硫烷二氟化物 |
| 識別 | |
| CAS號 | 27245-05-2（[1]） |
| PubChem | 141342 |
| ChemSpider | 124683 |
| SMILES |
|
| InChI |
|
| InChIKey | MKKRFYJAWNGNCJ-UHFFFAOYSA-N |
| 性質 | |
| 化學式 | FSSF3 |
| 摩爾質量 | 140.124[1] g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 液體 |
| 密度 | 1.81[2] |
| 熔點 | -98°C[2] |
| 沸點 | 39°C[2] |
| 溶解性（水） | 分解 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
四氟化二硫，又稱1,1,1,2-二氟二硫烷 1,1-二氟化物或二氟二硫烷二氟化物，化學式FSSF3，是一種不穩定的硫的氟化物。四氟化二硫有兩個硫原子，其中一個連接一個氟原子，另一個連接三個氟原子。它不尋常的地方在於所有的硫-氟鍵鍵長都不一樣。[3]它的鍵能也不與鍵長相關。[3]四氟化二硫可以看作四氟化硫的一個氟原子變成 S-F基團的化合物。[3]
結構
[編輯]在下表中，連接三個氟原子的硫原子被記為Shyp（超價硫），另一個硫原子則是Stop。Ftop是連接Stop的氟原子。在超價硫連接的三個氟原子中，Fcis是離Ftop最近的氟原子，而Ftrans則離得最遠。剩下的那個氟原子就是Feq。[3]
Carlowitz在1983年首次描述了四氟化二硫的結構。[3]
| 原子1 | 原子2 | 鍵長 Å[3] | 鍵解離能 kcal/mol[3] |
離S-S軸的鍵角 °[4] |
|---|---|---|---|---|
| Ftop | Stop | 1.62 | 86.4 | 105 |
| Fcis | Shyp | 1.67 | 102.1 | 76 |
| Ftrans | Shyp | 1.77 | 97.8 | 92 |
| Feq | Shyp | 1.60 | 86.7 | 106 |
| Stop | Shyp | 2.08 |
反應
[編輯]2SF2 ⇌ FSSF3的二聚反應是可逆的。[5]它也會歧化：SF2 + FSSF3 → FSSF + SF4。[5]一個支鏈反應會產生 F3SSSF3。[6] 氟化氫通過形成HSF中間體，可催化四氟化二硫歧化成硫和四氟化硫的反應。[7]當FSSF3 分解時，Fcis 會和 Stop 形成新的鍵，S-S 則會斷裂。[3]作為氣體，在完全清潔的條件下，FSSF3 的半衰期為10小時。它歧化成 SSF2 和SF4的反應可以被金屬氟化物催化，反應時間短於一秒。然而，它在 -196°C 下是穩定的。[4]
對稱的異構體 F2SSF2預測能量比FSSF3高15.1 kcal/mol。[3]
FSSF3很容易水解。[8]
FSSF3會自發和氧氣反應，形成氟化亞碸，也是唯一不需要任何幫助即可完成反應的硫的氟化物。[8] FSSF3在高溫下和銅反應，形成氟化銅和硫化銅。[8]
生成
[編輯]SF3SF 可以在低壓（10mm）下用SCl2蒸汽流過加熱到150 °C的氟化鉀或氟化汞。副產物包括 FSSF、SSF2、SF4、SF3SCl和 FSSCl。[8] SF3SCl 可以通過汞分離。[8]剩下的化合物需要通過低溫蒸餾分離。SF3SF 在 -50 °C下會蒸餾出來。[9]
少量的SF3SF 可以由氟化銀和硫反應，或是光解二氟化二硫和 SSF2而成。[8]它也可以由二氟化硫二聚而成。[3]
性質
[編輯]FSSF3的核磁共振譜線有四個波段，每個波段在 -53.2, -5.7, 26.3 和204.1 ppm處有八條線。[5]
FSSF3 在固態和 -74 °C以下的液態穩定，可溶於其它硫的氟化物。[8]這和只能以稀氣體穩定存在的SF2形成對比。[8]
FSSF3 的紅外振動帶位於 810、678、530、725和 618(S-S) cm−1。[8]
相關化合物
[編輯]FSSSF3有相似的結構，但有多一個硫原子。四氟硫化硫 S=SF4可能以氣體存在。它在能量上比 FSSF3 不有利 37kJ/mol，但具有 267kJ/mol 的高能壘。[10]不過它會迅速歧化成硫和四氟化硫。[10]其它已知的硫的氟化物包括二氟化硫、四氟化硫、六氟化硫、二氟化二硫、十氟化二硫、硫代氟化亞碸、二氟三硫烷和二氟四硫烷。[10]Ftop 原子可以被 Cl替換，形成ClSSF3。[5]
參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 Disulfane, 1,1,1,2-tetrafluoride. ChemIDplus. US National Library of Medicine. [2021-08-16]. （原始內容存檔於2021-08-16）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 Haas, A.; Willner, H. Chalkogenfluoride in niedrigen Oxydationsstufen. IV. Darstellung und Charakterisierung von reinem S2F4. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. March 1980, 462 (1): 57–60. doi:10.1002/zaac.19804620107.
- ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 Lindquist, Beth Anne. insights into the chemistry of sulfur-containing molecules (PDF) (學位論文). Urbana, Illinois. 2014 [2021-08-16]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-08-16）.
- ^ 4.0 4.1 Carlowitz, Michael V.; Oberhammer, Heinz; Willner, Helge; Boggs, James E. Structural determination of a recalcitrant molecule (S2F4). Journal of Molecular Structure. July 1983, 100: 161–177. Bibcode:1983JMoSt.100..161C. doi:10.1016/0022-2860(83)90090-X.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 Seel, Fritz; Budenz, Rudolf; Gombler, Willy. 1.2-Difluor-disulfan-1.1-difluorid und 1-Fluor-2-chlor-disulfan-1.1-difluorid. Chemische Berichte. June 1970, 103 (6): 1701–1708. doi:10.1002/cber.19701030606.
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- ^ Seel, F.; Stein, R. Darstellung des 1,2-difluordisulfan-1,1-difluorids aus difluordisulfan in einer glimmentladung. Journal of Fluorine Chemistry. October 1979, 14 (4): 339–346. doi:10.1016/S0022-1139(00)82977-2 （德語）.
- ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 Seel, F. Lower Sulfur Fluorides. Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry 16: 297–333. 1974. ISBN 9780120236169. doi:10.1016/S0065-2792(08)60294-0.
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- ^ 10.0 10.1 10.2 Steudel, Yana; Steudel, Ralf; Wong, Ming Wah; Lentz, Dieter. An ab initio MO Study of the Gas-Phase Reactions 2 SF2 → FS−SF3 → S=SF4 − Molecular Structures, Reaction Enthalpies and Activation Energies. European Journal of Inorganic Chemistry. September 2001, 2001 (10): 2543–2548. doi:10.1002/1099-0682(200109)2001:10<2543::AID-EJIC2543>3.0.CO;2-6.
擴展閱讀
[編輯]- Lindquist, Beth A.; Engdahl, Alaina L.; Woon, David E.; Dunning, Thom H. Insights into the Electronic Structure of Disulfur Tetrafluoride Isomers from Generalized Valence Bond Theory. The Journal of Physical Chemistry A. 30 October 2014, 118 (43): 10117–10126. Bibcode:2014JPCA..11810117L. doi:10.1021/jp5085444.
- Lösking, O.; Willner, H.; Baumgärtel, H.; Jochims, H. W.; Rühl, E. Chalkogenfluoride in niedrigen Oxydationsstufen. X Thermochemische Daten und Photoionisations-Massenspektren von SSF2, FSSF, SF3SF und SF3SSF. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. November 1985, 530 (11): 169–177. doi:10.1002/zaac.19855301120 （德語）. What happens when irradiated by ultraviolet photons.
- Henry, Rzepa. The dimer of SF2: small is beautiful (and weird).. Henry Rzepa. 12 September 2013 [9 November 2016]. （原始內容存檔於2021-08-16）. animation of dissociation
- Extance, Andy. Sulfur difluoride dimer exposes bonding strangeness. Chemistry World. 12 September 2013 [9 November 2016]. （原始內容存檔於2020-10-23）.