Полисульфиды натрия

Полисульфиды натрия — неорганические соединения металла натрия с серой, жёлто-бурые кристаллы с формулой Na₂S_n, где n=2-7.

ПолучениеПравить

• Сплавлением сульфида натрия с серой получается смесь полисульфидов:

$\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathit{n}\mathsf{S}\stackrel{{\mathrm{\tau <!--\; \tau \; -->}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}\mathsf{+}\mathsf{1}}$${\mathsf {Na_{2}S+{\mathit {n}}S\ {\xrightarrow {\tau ^{o}C}}\ Na_{2}S_{{\mathit {n}}+1}}}$ 

результат можно контролировать количеством серы и температурой реакции: при 600°С получается Na₂S₂, при 400°С — Na₂S₄, при 200°С — Na₂S₅.

• Также можно провести синтез непосредственно из элементов в жидком аммиаке:

$\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}\mathit{n}\mathsf{S}\stackrel{\mathsf{-<!--\; -\; -->}{\mathsf{30}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}$${\mathsf {2Na+{\mathit {n}}S\ {\xrightarrow {-30^{o}C}}\ Na_{2}S_{\mathit {n}}}}$ 

Физические свойстваПравить

 

Фазовая диаграмма системы Na-S

Полисульфиды натрия — это твёрдые вещества цвета от жёлтого до жёлто-оранжевого. Хорошо растворяются в воде, высшие полисульфиды растворяются в этаноле.

Свойства некоторых полисульфидов натрия

Полисульфид	Молярная масса	Температура плавления (°С)
Na2S2	110,11	445; 475; 490
Na2S3•3H2O	196,22	разл. 100
Na2S4	174,23	275; 285; 286
Na2S5	206,31	255; 253; 260

Химические свойстваПравить

• При кристаллизации из водных растворов образуют кристаллогидраты: Na₂S₂•5H₂O, Na₂S₃•3H₂O, Na₂S₃•8H₂O.

• При сильном нагревании разлагаются с выделением серы:

$\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}\stackrel{\mathsf{>}{\mathsf{600}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{(}\mathit{n}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{1}\mathsf{)}\mathsf{S}$${\mathsf {Na_{2}S_{\mathit {n}}\ {\xrightarrow {>600^{o}C}}\ Na_{2}S+({{\mathit {n}}-1})S}}$ 

• Водные растворы имеют щелочную реакцию из-за гидролиза по аниону:

${\mathsf{S}}_{\mathit{n}}^{\mathsf{2}\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{H}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{+}\mathsf{O}{\mathsf{H}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}$${\mathsf {S_{\mathit {n}}^{2-}+H_{2}O\ \rightleftarrows \ HS_{\mathit {n}}^{-}+OH^{-}}}$ 

• При комнатной температуре разлагаются разбавленными кислотами с выделением серы:

$\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\stackrel{{\mathsf{20}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{(}\mathit{n}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{1}\mathsf{)}\mathsf{S}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$${\mathsf {Na_{2}S_{\mathit {n}}+2HCl\ {\xrightarrow {20^{o}C}}\ 2NaCl+H_{2}S\uparrow +({{\mathit {n}}-1})S\downarrow }}$ 

• При низкой температуре и концентрированной кислоте удаётся получить полисульфаны:

$\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\stackrel{\mathsf{-<!--\; -\; -->}{\mathsf{15}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}$${\mathsf {Na_{2}S_{\mathit {n}}+2HCl\ {\xrightarrow {-15^{o}C}}\ 2NaCl+H_{2}S_{\mathit {n}}}}$ 

• Во влажной среде и на свету полисульфиды натрия окисляются кислородом воздуха:

$\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{4}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathit{n}\mathsf{S}$${\mathsf {2Na_{2}S_{\mathit {n}}+2H_{2}O+O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 4NaOH+2{\mathit {n}}S}}$ 

• Без воды реакция окисления идёт иначе:

$\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathit{n}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{(}\mathsf{2}\mathit{n}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{4}\mathsf{)}\mathsf{S}$${\mathsf {2Na_{2}S_{\mathit {n}}+3O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2Na_{2}S_{2}O_{3}+(2{\mathit {n}}-4)S}}$ 

ПрименениеПравить

• Для сульфидирования стальных и чугунных изделий.
• Для получения сернистых красителей.
• Синтез полисульфидных каучуков.
• Как компонент составов для обработки шкур.
• Как реагент при флотационном разделении смесей.
• Как инсектофунгициды.
• В аналитической химии.

См. такжеПравить

• Полисульфиды

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1971. — Т. 1. — 561 с.