Тетранитрид тетрасеры

У этого термина существуют и другие значения, см. Нитриды серы.

Тетранитрид тетрасеры (циклотетратиазил, тиазен) — неорганическое соединение серы и азота с формулой S₄N₄, оранжево-жёлтые кристаллы, устойчивые на воздухе, возгоняются в вакууме, разлагаются горячей водой, при нагревании или ударе взрывается.

Тетранитрид тетрасеры
Общие
Систематическое наименование	Тетранитрид тетрасеры
Традиционные названия	Азотистая сера
Хим. формула	N₄S₄
Физические свойства
Состояние	оранжево-жёлтые кристаллы
Молярная масса	184,29 г/моль
Плотность	2,22 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	178 ℃
Т. кип.	185 ℃
Энтальпия образования	460 кДж/моль
Классификация
Номер CAS	28950-34-7
PubChem	141455
ChemSpider	124788
SMILES
N1=S=NSN=S=NS1
InChI
InChI=1S/N4S4/c1-5-2-7-4-8-3-6-1
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Впервые соединение было получено в 1835 г. с примесями, однако только в 1851 г. был изучен стехиометрический состав. Структура соединения оставалась неизученной до 1944 г^[1].

Получение

• Растворение серы в жидком аммиаке (с иодидом серебра реакция идёт быстрее):

${\displaystyle {\mathsf {10S+16NH_{3}+12AgI\ {\xrightarrow {}}\ S_{4}N_{4}+6Ag_{2}S\downarrow +12NH_{4}I}}}$

• Действие азидом лития на дитиодихлорид (раствор в бензоле):

${\displaystyle {\mathsf {6S_{2}Cl_{2}+4LiN_{3}\ {\xrightarrow {}}\ 3S_{4}N_{4}+4LiCl+4Cl_{2}}}}$

• Растворение дитиодихлорида в жидком аммиаке:

${\displaystyle {\mathsf {6S_{2}Cl_{2}+16NH_{3}\ {\xrightarrow {}}\ S_{4}N_{4}+12NH_{4}Cl+8S\downarrow }}}$

Физические свойства

Тетранитрид тетрасеры образует оранжево-жёлтые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P mmm, параметры ячейки a = 0,847 нм, b = 0,887 нм, c = 0,720 нм, Z = 4.

Тетранитрид тетрасеры проявляет термохромные свойства: его цвет меняется от бесцветного (при −100 °C)^[2], светло-жёлтого (ниже −30 °C), оранжевого при комнатной температуре и до темно-красного выше 100 °C. Соединение термодинамически неустойчиво: при нагревании или ударе разлагается со взрывом. Чистые образцы более чувствительны к детонации; если ударить молотком по малым количествам вещества — оно взорвется^[1].

Нерастворим в воде (при комн. темп.), растворяется в бензоле, тетрахлорметане^[2].

Химические свойства

• При нагревании циклотетратиазила и использовании серебряной «ваты» образуется сульфид серебра(I), необходимый для получения динитрида дисеры в следующих (протекающих одновременно) реакциях^[3]:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}+8Ag\ {\xrightarrow {250-300^{o}C}}\ 4Ag_{2}S+2N_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}\ {\xrightarrow {250-300^{o}C,Ag_{2}S}}\ 2S_{2}N_{2}}}}$

Динитрид дисеры при комнатной температуре медленно самопроизвольно полимеризуется в твердом состоянии в политиазил^[4]:

${\displaystyle {\mathsf {xS_{2}N_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2(SN)_{x}}}}$

• При нагревании разлагается:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}\ {\xrightarrow {>200^{o}C}}\ 4S+2N_{2}}}}$

• Разлагается горячей водой:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}+6H_{2}O\ {\xrightarrow {90^{o}C}}\ S\downarrow +4NH_{3}\uparrow +3SO_{2}\uparrow }}}$

• Реагирует с горячими концентрированными кислотами:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}+4HCl+6H_{2}O\ {\xrightarrow {90^{o}C}}\ S\downarrow +4NH_{4}Cl+3SO_{2}\uparrow }}}$

• Реагирует с щелочами:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}+6NaOH+7H_{2}O\ \xrightarrow {} \ 3Na_{2}SO_{3}+S\downarrow +4(NH_{3}\cdot H_{2}O)}}}$

• Реагирует с растворённой в сероуглероде серой:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}+4S\ {\xrightarrow {}}\ 2S_{4}N_{2}}}}$

• Является слабым окислителем:

${\displaystyle {\mathsf {S_{4}N_{4}+24HI\ {\xrightarrow {}}\ 4H_{2}S+10I_{2}+4NH_{4}I}}}$

Соединение является важным для получения других соединений серы с азотом^[1].