Двухатомная газообразная сера: молекула-загадка

Совершенно неожиданный и непредсказуемый экспериментальный факт образования двухатомной газообразной серы в реакции низкотемпературного каталитического разложения сероводорода заставил нас очень тщательно и всесторонне проанализировать обширнейший экспериментальный материал по изучению свойств элементной серы во всех трех агрегатных состояниях. В результате был подготовлен обзор с одноименным названием, который был направлен в Журнал общей химии (08.01.2018), Вестник РАН (08.02.2018), Журнал структурной химии (05.06.2018), однако были получены отказы в публикации. Наконец, английская версия обзора была отправлена в специализированный журнал, где и увидела свет JSulfChem-2019-40-4-435-450-Startsev. Русская версия обзора доступна по адресу JSulfChem-18-RussVers.

Показано, что впервые полученная нами двухатомная газообразная сера находится в основном триплетном состоянии, как и ее изоэлектронный аналог кислород. В термических процессах диссоциации элементной серы и разложения сероводорода образуется двухатомная сера в метастабильном синглетном состоянии, термодинамические параметры которой приведены в справочниках. Поэтому, исходя из аналогии с молекулярным кислородом, стандартная энтальпия образования триплетной серы должна быть  также приравнена нулю

ΔfHо298 (S2 X 3S-g ) = 0.

Газообразная двухатомная сера S2 стабильна при температурах до 200 оС и выше, имеет резкий тошнотворный запах, при температуре жидкого азота кристаллизуется в виде ажурных белых снежинок, а после нагревания до комнатной температуры сублимируется. Хорошо растворяется в  воде (свыше 5 г/литр). Водный раствор серы бесцветен, имеет нейтральный рН как у исходной воды, не имеет полос поглощения в ИК и КР спектрах, показатель преломления соответствует показателю преломления воды. Это характерно для многих растворенных двухатомных газов, не взаимодействующих с водой.

При растворении в полярных растворителях или при адсорбции на носителях бесцветная триплетная сера приобретает желтую окраску, сохраняя при этом двухатомное состояние.

Из насыщенных водных растворов двухатомной серы получена не известная ранее белая глобулярная модификация твердой серы  Читать полностью (PDF)>>. Размер белых глобул почти правильной сферической формы достигает 5 – 10 микрон, тогда как наиболее мелкие частицы прозрачны и бесцветны.  Дифракция электронов на отдельной глобуле серы свидетельствует о ее гексагональной структуре с межплоскостными расстояниями 0.45, 0.29 и 0.15 нм.