Los polisulfuros son una clase de compuestos químicos derivados de cadenas aniónicas de átomos de azufre . [1] Existen dos clases principales de polisulfuros: inorgánicos y orgánicos. Los polisulfuros inorgánicos tienen la fórmula general S2−
nEstos aniones son las bases conjugadas de los polisulfanos H 2 S n . Los polisulfanos orgánicos generalmente tienen las fórmulas R 1 S n R 2 , donde R es un grupo alquilo o arilo . [2]
Los polisulfuros de metales alcalinos surgen por tratamiento de una solución de sulfuro con azufre elemental , por ejemplo, sulfuro de sodio para obtener polisulfuro de sodio :
S2−
+ nS → S2−
n +1
En algunos casos, estos aniones se han obtenido como sales orgánicas, que son solubles en disolventes orgánicos. [4]
La energía liberada en la reacción del sodio y el azufre elemental es la base de la tecnología de las baterías. La batería de sodio-azufre y la batería de litio-azufre requieren altas temperaturas para mantener el polisulfuro líquido y las membranas conductoras de Na + que no reaccionan al sodio, al azufre ni al sulfuro de sodio.
Los polisulfuros son ligandos en la química de coordinación . Entre los ejemplos de complejos de polisulfuro de metales de transición se incluyen (C 5 H 5 ) 2 TiS 5 , [Ni(S 4 ) 2 ] 2− y [Pt(S 5 ) 3 ] 2− . [5] Los elementos del grupo principal también forman polisulfuros. [6]
En el comercio, el término "polisulfuro" suele referirse a una clase de polímeros con cadenas alternas de varios átomos de azufre e hidrocarburos. Tienen la fórmula R 1 S n R 2 . En esta fórmula, n indica el número de átomos de azufre (o "rango"). Los polímeros de polisulfuro se pueden sintetizar mediante reacciones de polimerización por condensación entre dihaluros orgánicos y sales de metales alcalinos de aniones de polisulfuro:
n Na2S5 + n ClCH2CH2Cl → [ CH2CH2S5 ] n + 2 n NaCl
Los dihaluros utilizados en esta polimerización por condensación son dicloroalcanos como el 1,2-dicloroetano , el bis(2-cloroetoxi)metano ( ClCH2CH2OCH2OCH2CH2Cl ) y el 1,3 - dicloropropano . Los polímeros se denominan tiocoles . En algunos casos, los polímeros de polisulfuro se pueden formar mediante reacciones de polimerización por apertura de anillo .
Los polímeros de polisulfuro también se preparan mediante la adición de polisulfanos a alquenos. Una ecuación idealizada es:
2RCH = CH2 + H2Sn → ( RCH2CH2 ) 2Sn
En realidad, es difícil preparar muestras homogéneas de H2Sn . [ 2 ]
Los polímeros de polisulfuro son insolubles en agua, aceites y muchos otros disolventes orgánicos. Debido a su resistencia a los disolventes, estos materiales se utilizan como selladores para rellenar las juntas en pavimentos, vidrios de ventanas de automóviles y estructuras de aeronaves.
Los polímeros que contienen uno o dos átomos de azufre separados por secuencias de hidrocarburos generalmente no se clasifican como polisulfuros, por ejemplo, poli( p -fenileno)sulfuro (C 6 H 4 S) n .
Muchos elastómeros comerciales contienen polisulfuros como enlaces cruzados . Estos enlaces cruzados interconectan cadenas de polímeros vecinas, confiriendo así rigidez. El grado de rigidez está relacionado con el número de enlaces cruzados. Los elastómeros, por lo tanto, tienen una capacidad característica de volver a su forma original después de ser estirados o comprimidos. Debido a esta memoria de su forma curada original , los elastómeros se denominan comúnmente cauchos . El proceso de reticulación de las cadenas de polímero en estos polímeros con azufre se llama vulcanización . Las cadenas de azufre se adhieren a los átomos de carbono alílico, que son adyacentes a los enlaces C=C. La vulcanización es un paso en el procesamiento de varias clases de cauchos, incluido el policloropreno ( neopreno ) , el estireno-butadieno y el poliisopreno , que es químicamente similar al caucho natural. El descubrimiento de la vulcanización por parte de Charles Goodyear , que implicaba el calentamiento del poliisopreno con azufre, fue revolucionario porque convirtió un material pegajoso y casi inútil en un elastómero que podía fabricarse en productos útiles.
Además de agua y amoníaco , las nubes en las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos contienen sulfuros de amonio. Las nubes de color marrón rojizo se atribuyen a polisulfuros, que surgen de la exposición de los sulfuros de amonio a la luz. [7]
Los polisulfuros, al igual que los sulfuros, pueden inducir agrietamiento por corrosión bajo tensión en acero al carbono y acero inoxidable .