Decafluoruro di dizolfo

Il decafluoruro di dizolfo è il composto inorganico con formula S₂F₁₀, dove lo zolfo è nello stato di ossidazione +5. In condizioni normali è un liquido incolore, volatile, con un odore simile a quello del diossido di zolfo, praticamente insolubile in acqua. È un composto fortemente tossico.^[1] Durante la seconda guerra mondiale fu studiato come possibile arma chimica, dato che è difficile rivelarne la presenza poiché non produce né lacrimazione né irritazione cutanea.^[5] S₂F₁₀ si forma come prodotto secondario indesiderato durante la sintesi industriale di SF₆, ma viene isolato e distrutto.^[6][7]

Decafluoruro di dizolfo
Struttura del decafluoruro di dizolfo
Modello del decafluoruro di dizolfo
Nome IUPAC
decafluoruro di dizolfo
Nomi alternativi
pentafluoruro di zolfo
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	F10S2
Peso formula (u)	254,12
Aspetto	liquido incolore[1]
Numero CAS	5714-22-7
Numero EINECS	227-204-4
PubChem	62586
SMILES	FS(F)(F)(F)(F)S(F)(F)(F)(F)F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,08[1]
Solubilità in acqua	praticamente insolubile
Temperatura di fusione	−55 °C (218 K)[1]
Temperatura di ebollizione	28,7 °C (302 K)[1]
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	-1903[2]
Indicazioni di sicurezza
Frasi H	-- [3][4]

Sintesi

Il decafluoruro di dizolfo fu preparato per la prima volta da Kenneth Denbigh e Robert Whytlaw-Gray nel 1934.^[8] Si forma come sottoprodotto della reazione di sintesi dell'SF₆ a partire da zolfo e fluoro. Un metodo più conveniente è la reazione fotochimica^[9]

${\displaystyle {\ce {2 SF5Cl + H2 + h \nu -> S2F10 + 2HCl}}}$

Struttura

S₂F₁₀ è un composto molecolare, costituito da due gruppi ottaedrici SF₅, uniti da un legame S–S. La simmetria molecolare risulta D_4d, con i due gruppi SF₅ sfalsati di 45° lungo l'asse S–S.^[9][10] Calcoli teorici indicano che la barriera torsionale del legame S–S è 40±5 kJ/mol, rendendo trascurabile questo movimento di rotazione a temperatura ambiente.^[2]

Proprietà e reattività

Il decafluoruro di dizolfo è un composto stabile, ma si decompone a 200 ºC formando SF₄ e SF₆; questa reazione è sfruttata per eliminare S₂F₁₀ durante il processo di sintesi di SF₆:^[6][9]

${\displaystyle {\ce {S2F10 -> SF4 + SF6}}}$

S₂F₁₀ risulta poco reattivo a temperatura ambiente, ma a caldo tende a reagire rompendo in modo omolitico il legame S–S; i radicali ·SF₅ formati possono dar luogo a varie reazioni.^[11] Ad esempio S₂F₁₀ reagisce con cloro, bromo e tetrafluoroidrazina:^[7][9]

${\displaystyle {\ce {S2F10 + Cl2 -> 2SF5Cl}}}$

${\displaystyle {\ce {S2F10 + Br2 -> 2SF5Br}}}$

${\displaystyle {\ce {S2F10 + N2F4 -> 2SF5NF2}}}$

In acqua non viene idrolizzato, ma viene lentamente decomposto in presenza di NaOH.^[7]

Tossicità

Il decafluoruro di dizolfo è un gas o liquido incolore con un odore simile a quello di SO₂.^[12] È circa 4 volte più velenoso del fosgene. Si pensa che la sua tossicità sia causata dalla sua disproporzione nei polmoni in SF₆, che è inerte, e SF₄, che reagisce con l'umidità presente formando acido solforoso e acido fluoridrico, provocando così danni polmonari molto gravi (edema ed emorragia).^[13] Non è tossico di per se stesso a causa dei prodotti di idrolisi, poiché è difficilmente idrolizzato dall'acqua e dalla maggior parte delle soluzioni acquose.