同じ物理的状態で多数の異なる形態で存在する化学元素の特性は、同素体または同素体として知られています。これらの形態は、元素の同素体とも呼ばれます。硫黄は、原子量40、原子番号16の非金属で、現代の長い周期表の第16族、第3周期のカルコゲン族に属します。硫黄同素体にはいくつかの種類があります。すべての同素体は、結晶形と非晶質形の 2 つのグループに分けられます。結晶形はさらに斜方晶系と単斜晶系に分けられます。非晶質の形態はさらに、プラスチック、コロイド、および硫黄のミルクの 3 つの形態に分けられます。
硫黄の同素体から、黄色の菱形と単斜晶形が最も重要です。これらのフォームは、特別な条件下で相互に交換可能です。前世紀に、これらの同素体には、真珠母硫黄、Muthmann の硫黄 I、Engel の硫黄などの伝統的な名前が付けられました。同素体の 5 つの形態のうち、2 つは金属です。硫黄同素体の数は、結合解離エネルギー 265 KJ/mol の強い S – S 結合の相対的な安定性を反映しています。
菱形硫黄
一般に硫黄と呼ばれるこの同素体は黄色で、融点は 385.8K、比重は 2.06 です。その結晶は、CS₂中のロール硫黄の溶液を蒸発させることによって形成されます。これは極性溶液ではないため、水には不溶ですが、ベンゼン アルコールにはわずかに溶解し、CS₂ には急速に溶解します。それは一般に「硫黄の花」または「硫黄のロール」として知られています。これは、常温で最も熱力学的に安定した形態の硫黄です。王冠のような S8 しわのあるリング構造になっています。
単斜晶系硫黄
一般的に - 硫黄として知られている単斜晶系硫黄には、プリズム状硫黄やMuthmannの硫黄IIなどのさまざまな一般名があります.また、S8 パッカリングを含む黄色の固体です。 95.3°C 以上でのみ安定します。融点は 393K、比重は 1.98 です。 CS₂にも溶けます。この硫黄同素体は、菱形硫酸塩を容器内で溶融し、地殻が形成されるまで冷却することによって調製されます。地殻に2つの穴を開け、残りの液体を排出します。地殻を取り除くと、黄色の針状の結晶-硫黄が形成されます。 369K 以上では安定で、その下では硫黄に変換されます。対照的に、–硫黄は 369K 以下で安定であり、それ以上では–硫黄に変換されます。 369K では、両方のフォームが安定しています。 369K の温度は、硫黄同素体の交互温度として知られています。
プラスチック硫黄
プラスチック硫黄は、アモルファスタイプの硫黄です。その熱は無期限に非晶質のままですが、室温では数時間で輝き、外側から内側への結晶化（セレンのように）を続けます.
硫黄のミルク
硫黄乳は、カルシウムの硫酸塩を含む沈降硫黄と一般に呼ばれる無定形の白色固体です。一般に、塩酸の代わりに硫酸を使用して得られた沈殿物で構成されています。純粋な硫黄から沈殿する場合、それは硫黄のミルクと呼ばれます。加熱するとさまざまな皮膚疾患の治療に使用され、従来の硫黄の黄色に変化します。エーテル、アルコールなどの非極性溶媒に溶解します。
コロイド状硫黄
コロイド状硫黄は、特別な処理によって得られるアモルファスタイプの硫黄です。硫黄の小さな粒子がぶら下がり、水に簡単に溶けてコロイド混合物を形成するときに調製されます。金属物質のコロイド溶液の製造に一般的に使用される陰極粉砕の最良の方法も、成功裏に拡張されました。コロイド状硫黄の使用により、マレイン酸からフマル酸への変換が促進されます。
ジサルファー
二硫黄は、主に 720°C 以上で、530°C で低圧 (1 mmHg) の硫黄蒸気の形態です。 S-S 結合長は 188.7 pm です。 S2分子による光の放出で燃焼し、炎を生成するため、青色です。その式はS2です。分子は、結晶学的測定のために化合物 [S2I4][EF6]2 (E =As、Sb) にトラップされ、液体二酸化硫黄中で元素硫黄を過剰なヨウ素で処理することによって生成されます。 [S2I4]2+ カチオンは、各 [I2]+ カチオンが π* 分子軌道の不対電子を S2 分子の空軌道に供与するという点で、「オープンブック」構造を持っています。それは本質的に常磁性です。
ヘキササルファー
この同素体は、1891 年に M.R. Engel によって、チオ硫酸塩を HCl で処理することによって最初に調製されました。それは橙赤色の同素体であり、菱面体晶の結晶形を形成します。一般にρ-硫黄、ε-硫黄、エンゲル硫黄、アテン硫黄と呼ばれます。その別の製造方法には、ポリスルホンと一塩化硫黄との反応が含まれます。閉環構造です。シクロ-S6 の硫黄環は、椅子型のシクロヘキサンに似た「椅子」構造を持っています。すべての硫黄原子は、205.7pm の結合長と 102.2 度の結合角で等価です。
結論
硫黄の各同素体は異なる物理的性質を持ち、相互変換可能です。菱形硫黄は、369K 以上に加熱すると単斜晶系硫黄に変換されます。単斜晶系硫黄は、369k 以下で菱形硫黄に変換されます。過去 20 年間に、6 ～ 20 個の硫黄原子を含む硫黄の他の多くの修飾が合成されました。
