Sulfeto de fósforo - Phosphorus sulfide

Os sulfetos de fósforo compreendem uma família de compostos inorgânicos contendo apenas fósforo e enxofre . Esses compostos têm a fórmula P 4 S x com x ≤ 10. Dois são de importância comercial, pentassulfeto de fósforo (P 4 S 10 ), que é feito em uma escala de quilotons para a produção de outros compostos organossulfurados, e sesquisulfeto de fósforo (P 4 S 3 ), usado na produção de "fósforos em qualquer lugar" .

Existem vários outros sulfetos de fósforo além de P 4 S 3 e P 4 S 10 . Seis desses sulfetos de fósforo existem como isômeros : P 4 S 4 , P 4 S 5 , P 4 S 6 , P 4 S 7 , P 4 S 8 e P 4 S 9 . Esses isômeros são diferenciados por prefixos de letras gregas. O prefixo é baseado na ordem de descoberta dos isômeros, não em sua estrutura. Todos os sulfetos de fósforo moleculares conhecidos contêm uma matriz tetraédrica de quatro átomos de fósforo. P 4 S 2 também é conhecido, mas é instável acima de −30 ° C.

Sulfuretos de fósforo que existem em formas isoméricas

Preparação

O principal método de preparação desses compostos é a termólise de misturas de fósforo e enxofre. As distribuições de produto pode ser analisada por 31 P RMN espectroscopia . Sínteses mais seletivas envolvem (i) dessulfurização, por exemplo, usando trifenilfosfina e, complementarmente, (ii) sulfetação usando sulfeto de trifenilarsina .

P 4 S 3

O sesquisulfeto de fósforo é preparado tratando o fósforo vermelho com enxofre acima de 450 K, seguido por uma recristalização cuidadosa com dissulfeto de carbono e benzeno . Um método alternativo envolve a fusão controlada de fósforo branco com enxofre em um solvente inerte e não inflamável.

P 4 S 4

As formas α- e β- de P 4 S 4 podem ser preparadas tratando os isômeros correspondentes de P 4 S 3 I 2 com ((CH 3 ) 3 Sn) 2 S:

Esquema de preparação de P4S4 isomeric forms.png

P 4 S 3 I 2 pode ser sintetizado pela reação de quantidades estequiométricas de fósforo, enxofre e iodo.

P 4 S 5

P 4 S 5 pode ser preparado tratando quantidades estequiométricas de P 4 S 3 com enxofre em solução de dissulfeto de carbono, na presença de luz e uma quantidade catalítica de iodo . A distribuição do produto respectivo é então analisado utilizando 31 P RMN espectroscopia .

Em particular, α-P 4 S 5 pode ser facilmente produzido pela reação fotoquímica de P 4 S 10 com fósforo vermelho. Observe que P 4 S 5 é instável quando aquecido, tendendo a se desproporcional a P 4 S 3 e P 4 S 7 antes de atingir seu ponto de fusão.

P 4 S 6

P 4 S 6 pode ser feito abstraindo um átomo de enxofre de P 4 S 7 usando trifenilfosfina :

P 4 S 7 + Ph 3 P → P 4 S 6 + Ph 3 PS

O tratamento de α-P 4 S 5 com Ph 3 AsS em CS 2 também produz α-P 4 S 6 . Os dois novos polimorfos δ-P 4 S 6 e ε-P 4 S 6 podem ser feitos tratando α-P 4 S 4 com Ph 3 SbS em CS 2 .

P 4 S 7

P 4 S 7 é mais convenientemente feito pela união direta dos elementos correspondentes, e é um dos sulfetos de fósforo binários mais facilmente purificados.

P 4 + 7 S → P 4 S 7

P 4 S 8

β-P 4 S 8 pode ser feito tratando α-P 4 S 7 com Ph 3 AsS em CS 2 , que produz uma mistura entre α-P 4 S 7 e β-P 4 S 8 .

P 4 S 9

P 4 S 9 pode ser feito por dois métodos. Um método envolve o aquecimento de P 4 S 3 em excesso de enxofre. Outro método envolve o aquecimento de P 4 S 7 e P 4 S 10 na razão molar de 1: 2, onde P 4 S 9 é formado reversivelmente:

P 4 S 7 + 2 P 4 S 10 ⇌ 3 P 4 S 9

P 4 S 10

P 4 S 10 é um dos sulfetos de fósforo mais estáveis. É mais facilmente feito aquecendo fósforo branco com enxofre acima de 570 K em um tubo evacuado.

P 4 + 10 S → P 4 S 10

Referências

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