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硫蒸氣
鎖定
硫蒸氣是氣態的硫單質,其組成會隨温度變化而改變,含有S2至S8等一系列含有不同數量的硫原子構成的分子。
- 中文名
- 硫蒸氣
- 外文名
- sulfur vapour
- 沸 點
- 444.6 ℃
- CAS登錄號
- 23550-45-0
- 相對分子質量
- 64.13(S2分子)
- 鍵 長
- 189 pm
硫蒸氣硫的三態
固態的硫由硫分子構成,固態的硫存在多種同素異形體,包括但不限於S6,S7,S8(正交),S8(單斜),其中S8(正交)最為常見。
液態的硫一般為硫原子形成的無限長鏈狀結構,在接近沸點的時候長鏈開始逐漸斷裂形成小分子。
當液態的硫加熱至444.6攝氏度時,便開始形成沸騰形成硫蒸氣,硫蒸氣存在多種組成結構,包括但不限於S2,S3,S4,S5,S6,S8。
硫蒸氣硫蒸汽中存在的分子
硫蒸氣S₂分子
S2是O2的等電子體。S2與O2相同,在基態下也為三重態,這與其他雙原子分子是不同的(其他雙原子分子在基態下是單重態)。相比於O2,S2的第一激發態的能量更高。常温下的硫蒸氣是多種硫分子和自由基所組成,隨着温度提升,低分子量的硫分子(如S2、S3)才會逐漸增加,但仍然是混合物,直到700°C以上S2才會達到99%以上,這使得對S2的研究必須在高温下進行,因此對S2的實驗和觀測有較高的難度。
然而,其與O2不同,高温下的S2冷卻到室温後更傾向於凝聚成固態的S8,而不是轉變成三重態的S2。因此通過加熱生成的S2冷卻至室温時不會保持S2的形式。
硫蒸氣S₃分子
S3為O3分子的等電子體,外觀為櫻桃紅色氣體,其鍵長為192 pm,鍵角為117.36°。在440℃,10 mmHg壓力下,S3分子佔硫蒸氣摩爾分數的10%。目前對其研究較少。
硫蒸氣S₄分子
S4分子曾在氣相中被檢測到,但是目前並沒有對其很好地表徵。理論計算表明其結構為環狀結構,因此其可能與O4有着相似的結構,且為O4的等電子體。
硫蒸氣S₅分子
S5分子已在硫蒸氣中被檢測到,但尚未被單獨分離,其結構為五元環狀結構。
硫蒸氣自然存在
儘管在地球上常温環境S2無法穩定存在,然而在其他行星的衞星上有檢測到S2的存在,例如S2為木衞一上大氣的次要成分,且在該衞星的貝利火山噴出的氣體中有檢測到S2的存在。在行星大氣化學中,S2也是為含硫物質燃燒過程中重要的活性中間體,例如蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星後,在木星的大氣中檢測到了S2分子
[3]
,而在一些彗星的大氣或分子云的光譜中亦檢測到了S2分子的譜線。
- 參考資料
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- 1. Startsev, AN. Diatomic sulfur: a mysterious molecule. Journal of Sulfur Chemistry (Taylor & Francis). 2019, 40 (4): 435––450
- 2. Macintyre, J.E. Dictionary of Inorganic Compounds. Taylor & Francis. 1992. ISBN 9780412301209.
- 3. Spencer, J. R. Discovery of Gaseous S2 in Io's Pele Plume. Science. 2000, 288 (5469): 1208–1210. Bibcode:2000Sci...288.1208S. ISSN 0036-8075. PMID 10817990. doi:10.1126/science.288.5469.1208