Todos los caminos conducen a S4N4

Question

¿Por qué thionyl cloruro $\ce{(SOCl2)}$ cuando reacciona con el amoníaco líquido forma una traza de $\ce{S4N4}$. ¿Cuál es el mecanismo de la reacción de formación de $\ce{S4N4}$.

Véase la discusión de la química del azufre para más detalles.

Answer 1

Sí, usted está, de hecho, a la derecha en la sección de comentarios que la reacción entre thionyl de cloruro de amonio y dará seguimiento cantidad de tetrasulfur tetranitride(1) y la intención de producto es thionyl imida ($\ce{HNSO}$)(2).

1. Desde el 'thionyl cloruro de entrada desde el mismo sitio que utiliza en la pregunta:

   Thionyl cloruro reacciona con el amoníaco dando lugar a diversas y complejas productos, la naturaleza de la que varía con las condiciones.

2. Como se ha dicho, el principal producto de la reacción en fase gas es thionyl imida y la cantidad traza de thiazyl cloruro($\ce{NSCl}$) y dióxido de azufre. La reacción es la siguiente:

$$\ce{SOCl2(g) + 3NH3(g) -> HNSO(g) + 2NH4Cl(s)}$$ $$\ce{HNSO + H2O -> SO2 + NH3}$$

Ref. : Inorg. Chem., 1977, 16 (1), pp 216-217 DOI: 10.1021/ic50167a050

Answer 2

Si trabajamos fuera de estados de oxidación, nos encontramos con $\ce{S^{IV}}$ en thionyl cloruro, y, por supuesto,$\ce{N^{-III}}$ en amoníaco. Por lo tanto la formación de tetrasulfur tetranitride implicaría la combinación de la reacción

$\ce{4 S^{IV} +4 N^{-III} -> S4N4}$

Pero vemos que el balance de cargos de los cuatro electrones debe ser agregado, así azufre tetranitride es en realidad una reducción de:

$\ce{4 S^{IV} +4 N^{-III} + 4e^- -> S4N4}$

Por lo tanto una reacción redox debe estar ocurriendo. Suponiendo que la muy plausible la idea de que la oxidación de la mitad de reacción adicional de azufre se oxida a $\ce{S^{VI}}$ ($\ce{S^{IV} -> S^{VI} +2e^-}$)*, nos gustaría formar dos moles de $\ce{S^{VI}}$ por mol de azufre tetranitride. Entonces podríamos tener algo como esto:

$\ce{20 NH3 + 6 SOCl2 -> S4N4 + 14 NH4^+ + 2 SO3NH2^- + 12 Cl^-}$

*Esta referencia los informes de la formación de sulfato así como sulfamate de thionyl y cloruro de amonio, tanto de estas especies $\ce{S^{VI}}$.