Μονοξείδιο του θείου

Το μονοξείδιο του θείου ή οξειδόθειο (αγγλικά: sulfur monoxide ή oxidosulfurEuropean Bioinformatics Institute.) είναι ανόργανη δυαδική χημική ένωση, που περιέχει θείο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο SO. Αποτελεί το απλούστερο οξείδιο χαλκογόνου. Επειδή είναι θερμοδυναμικά ασταθές,υπάρχει μόνο ως αραιό αέριο, με έντονη και δυσάρεστη οσμή. Αντιδρά με το νερό (ακόμη και με τη μορφή της υγρασίας). Αν επιχειρηθεί να πυκνωθεί ή να συμπυκνωθεί, τότε διμερίζεται σε διοξείδιο του διθείου (S2O2). Ακόμη, αντιδρά πολύ έντονα με το οξυγόνο, σχηματίζοντας διοξείδιο του θείου (SO2).

 Φυσική παρουσία 
Έχει ανιχνευθεί η παρουσία του στο διάστημα, αλλά σπανίως βρίσκεται με φυσικό τρόπο στη Γη, ακριβώς εξαιτίας της τάσης του να διμερίζεται σε αυξημένες συγκεντρώσεις ή και να οξειδώνεται σε διοξείδιο του θείου, αν βρει από κάπου το πρόσθετο οξυγόνο.
 Αστροχημεία 
Το μονοξείδιο του θείου έχει ανιχνευθεί γύρω από την Ιώ, στην ατμόσφαιρά τηςIo’s atmosphere: Not yet understood Lellouch, E. 1996. Icarus 124, 1–21. και στο δακτύλιο πλάσματοςDetection of SO in Io's Exosphere Russell C.T., Kivelson M.G. Science (2000): 287, 5460, 1998–1999, doi:10.1126/science.287.5460.1998. Ανιχνεύθηκε επίσης στην ατμόσφαιρα της ΑφροδίτηςInternational Ultraviolet Explorer observations of Venus SO2 and SO Na, Chan Y. ; Esposito, L.W. ; Skinner, T.E; Journal of Geophysical Research; 95 1990, 7485-7491, στον Κομήτη Χέιλ-ΜποπNew Molecular Species in Comet C/ 1995 O1 (Hale-Bopp) Observed with the Caltech S submillimeter Observatory D. C. Lis, D. M. Mehringer, D. Benford, M. Gardner, T. G. Phillips, D. Bockelée-Morvan, N. Biver, P. Colom, J. Crovisier, D. Despois and H. Rauer Earth, Moon, and Planets Volume 78, Numbers 1-3 / July, 1997 doi:10.1023/A:1006281802554 και στο διαστρικό διάστημαObservations of interstellar sulfur monoxide Gottlieb, C. A.; Gottlieb,E.W.; Litvak,M.M.; Ball,J.A.; Pennfield,H. Astrophysical Journal, 1, 219, (1978),77-94 doi:10.1086/155757.

Στην Ιώ πιστεύεται ότι παράγεται τόσο με ηφαιστειακές όσο και με φωτοχημικές παραγωγικές οδούς. Οι κύριες φωτοχημικές αντιδράσεις προτάθηκαν ως ακολούθωςPhotochemistry of a Volcanically Driven Atmosphere on Io: Sulfur and Oxygen Species from a Pele-Type EruptionMoses J.I., Zolotov M.Y., Fegley B. Icarus 156, 76–106 (2002) doi:10.1006/icar.2001.6758:Μονοξείδιο του θείου έχει βρεθεί στο μεγαλύτερο γνωστό άστρο, το NML του κύκνου.

 Βιοχημεία 
Το μονοξείδιο του θείου μπορεί να έχει κάποια βιολογική δράση, στο σχηματισμό προσωρινού SO σε χοιρινή στεφανιαία αρτηρία που έχει συναχθεί από τα προϊόντα της αντίδρασηςIdentification of carbonyl sulfide and sulfur dioxide in porcine coronary artery by gas chromatography/mass spectrometry, possible relevance to EDHF Balazy M, Abu-Yousef IA, Harpp DN, Park J. Biochem Biophys Res Commun. November 21, 2003;311(3):728-34 θειοκαρβονύλιου με διοξείδιο του θείου.

 Μοριακή δομή 

Το μονοξείδιο του θείου βρίσκεται σε τριπλή βασική κατάσταση, παρόμοια με το διοξυγόνο τριπλής κατάστασης, δηλαδή κάθε μόριό του περιέχει δυο μονήρη ηλεκτρόνια. Το μήκος δεσμού S-Ο είναι 148,1 pm, παρόμοιο με το αντίστοιχο σε κατώτερα οξείδια του θείου (για παράδειγμα στο S8O, το μήκος δεσμού S-Ο είναι 148 pm), αλλά μακρύτερο από τα αντίστοιχα του αέριου υποξείδιου του θείου (S2O), με μήκος δεσμού S-Ο 146 pm, του διοξείδιου του θείου (SO2), με μήκος δεσμού 143,1 pm, και του τριοξείδιου του θείου (SO3), με μήκος δεσμού 142 pm. Το μόριο του μονοξειδίου του θείου μπορεί να διεγερθεί με χρήση ακτινοβολίας εγγύς υπερύθρου σε μονή κατάσταση, στην οποία κάθε μόριό του δεν περιέχει μονήρη ηλεκτρόνια, αλλά στη θέση τους περιέχει ένα επιπλέον μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων. Αυτή η μονή κατάσταση πιστεύεται ότι είναι πιο δραστική από την τριπλή, όπως η μονή κατάσταση του διοξυγόνου είναι πιο δραστική από την τριπλήNear-Infrared-Light-Induced Reaction of Singlet SO with Allene and Dimethylacetylene in a Rare Gas Matrix. Infrared Spectra of Two Novel Episulfoxides Salama F; Frei Η J. Phys. Chem. 1989, 93, 1285-1292.
ΔεσμοίΤα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, πυριτίου και υδρογόνου και τις πηγές«Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»Baum 84Δεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΑριθμός ηλεκτρονίων στο δεσμόΜήκος δεσμούΙονισμόςΙσχύς δεσμούS=Ο («τριπλή κατάσταση»)σ
π

π3sp-2sp
3py-2py

3pz-2pz2
1

1148,1 pm17,4% S+ O-522 kJ/molS=Ο («απλή κατάσταση»)σ
π3sp²-2sp²
3p-2p2
2Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίοΥπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακαO -0,348S +0,348

 Παραγωγή και παρουσίαση 

Το μονοξείδιο του θείου μπορεί να σχηματιστεί με αντίδραση ανάμεσα σε (στοιχειακό) θείο και διοξείδιο του θείου, με τη χρήση ηλεκτρικής εκκένωσης:Egon Wiberg: . Walter de Gruyter, 1960, ISBN 3-11-023832-2, S. 201 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).Είναι ακόμη δυνατή η παρουσίασή τιου με ολική σύνθεση, δηλαδή με την καύση θείου με καθαρό οξυγόνο υπό μειωμένη πίεσηΗ παραγωγή του μονοξειδίου του θείου, που χρησιμοποιείται συνήθως ως αντιδραστήριο για οργανικές συνθέσεις, επικεντρώνεται στη χρήση ενώσεων που (περιέχουν) και αποβάλλουν την ομάδα -SO. Τέτοια παραδείγματα συμπεριλαμβάνουν το σχετικά απλό παράδειγμα της αποσύνθεσης 1-θειιρανόνηςSulfur Monoxide Chemistry. The Nature of SO from Thiirane Oxide and the Mechanism of Its Reaction with Dienes Chao P., Lemal D. M. Journal of the American Chemical Society 95,3: (1973) 920 doi:10.1021/ja00784a049, αλλά και κάποια πιο πολύπλοκα, όπως η αποσύνθεση οξειδοτρισουλφιδίων, όπως η ένωση C10H6S3OA novel recyclable sulfur monoxide transfer reagent. Grainger RS, Procopio A, Steed JW. Org Lett. 2001 3(22), 3565-8.:
 Παραγωγή κάτω από ακραίες συνθήκες 

Στο εργαστήριο, το μονοξείδιο του θείου μπορεί να παραχθεί με επίδραση διοξειδίου του θείου, μαζί με ατμούς (στοιχειακού) θείου, σε εκκένωση λάμψης. Έχει ανιχνευθεί σε απλή φυσαλίδα με ηχοφωταύγεια σε πυκνό θειικό οξύ που περιέχει σε διάλυση ευγενές αέριοThe temperatures of single-bubble sonoluminescence (A) Suslick K.S. and Flannigan D.J., The Journal of the Acoustical Society of America (2004) 116, 4, 2540..

 Χημική συμπεριφορά 
Το μονοξείδιο του θείου είναι θερμοδυναμικά ασταθές, μετατρεπόμενο τελικά σε S2O2.:Το μονοξείδιο του θείου είναι άχρωμο πτητικό αέριο, (σχετικά) σταθερό μόνο υπό χαμηλές πιέσεις (<0,9869 matm). Υπό υψηλότερες πιέσεις ή όταν αυμπυκνωθεί με υγρό αέρα, σχηματίζονται πορτοκαλέρυθρα προς κερασέρυθρα προϊόντα, που (τελικά) δυσαναλοντοποιούνται σε κίτρινα πολυθειούχα οξέιδια, όταν εξουδετερωθούν (τα αρχικά προϊόντα) μετά από θέρμανση με διοξείδιο του θείου:Wilhelm Klemm, Rudolf Hoppe: . Walter de Gruyter, 1980, ISBN 3-11-007950-X, S. 111 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).Το μονοξείδιο του θείου μπορεί να δώσει αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης με αλκένια, αλκίνια και αλκαδιένια, σχηματίζοντας οξυγονούχα παράγωγα του θειιράνιου[1+2] Cycloadditions of Sulfur Monoxide (SO) to Alkenes and Alkynes and [1+4]Cycloadditions to Dienes (Polyenes). Generation and Reactions of Singlet SO? Juzo Nakayama, Yumi Tajima, Piao Xue-Hua, Yoshiaki Sugihara J. Am. Chem. Soc. 2007; volume 129, pp 7250 - 7251. doi:10.1021/ja072044e.

Το μονοξείδιο του θείου (σε μονομερή ή διμερή μορφή) αντιδρά με το νερό, σχηματίζοντας θειοθειικό οξύ (H2S2O3):
 Συναρμοτής σε μεταβατικά μέταλλα 
Το μονοξείδιο του θείου μπορεί να συναρμοστεί με διαφορετικούς τρόπουςSulfur: Inorganic Chemistry Woollins JD, Encyclopedia of Inorganic Chemistry (1995), John Wiley and Sons ISBN 0-471-93620-0:
 Ως τερματικός συναρμοτής, με μια γωνιακή διευθέτηση M-S-O, ανάλογη με το γωνιακό νιτροζύλιο (M-N-O).
 Γεφυρώνοντας δύο (2) ή τρία (3) μεταλλικά κέντρα ανά άτομο θείου, όπως στην ένωση Fe3S(SO)(CO)9.

 Εφαρμογές 
Ένας ανιχνευτής χημειοφωταύγειας για θείο έχει αναφέρει ότι βασίζεται στις αντιδράσειςChemical Mechanism and Efficiency of the Sulfur Chemiluminescence Detector Benner, R. L., Stedman, D. H. Applied Spectroscopy, 48, 7, (1994), 848-851doi:10.1366/0003702944029901:Όπου SO2* διεγερμένο διοξείδιο του θείου.

 Ασφάλεια 
Επειδἠ το μονοξείδιο του θείου έχει σπάνει παρουσία στην ατμόσφαιρά μας και είναι φτωχή η σταθερότητά του, είναι δύσκολος ο πλήρης καθορισμός των προβλημάτων που προκαλεί. Αλλά όταν συμπιεστεί ή και συμπυκνωθεί σχηματίζει διοξείδιο του διθείου, που είναι σχετικά τοξικό και διαβρωτικό. Ακόμη, η ένωση αυτή (μονομερής ή διμερής αδιάφορο) είναι πολύ εύφλεκτη. (με ευφλεκτότητα παρόμοια με την αντίστοιχη του μεθανίου, CH4). Εξάλλου, όταν καίγεται (μονομερές ή διμερές μονοξείδιο του θείου) παράγεται διοξείδιο του θείου, που είναι ένα δηλητηριώδες αέριο.

 Διοξείδιο του διθείου 
σύνδεσμος=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Disulfur-dioxide-2D-dimensions.png|μικρογραφία|150x150εσ|Η δομή του διοξειδίου του διθείου (S2O2).
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το μονοξείδιο του θείου διμερίζεται συχνά σε διοξείδιο του διθείου.Spectroscopic studies of the SO2 discharge system. II. Microwave spectrum of the SO dimer Lovas F. J., Tiemann E., Johnson D.R. The Journal of Chemical Physics (1974), 60, 12, 5005-5010  Το μόριο του τελευταίου είναι επίπεδο, με συμμετρία C2v. Στο διοξείδο του διθείου το μήκος δεσμού S-Ο είναι 145,8 pm, δηλαδή βραχύτερο του αντίστοιχου του μονομερούς (148,1 pm), ενώ το μήκος του δεσμού S-S είναι 202,45 pm. Η δεσμική γωνία OSS είναι 112,7°. Το διοξείδο του διθείου έχει διπολική ροπή 3,17 D.
σύνδεσμος=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Disulfur-dioxide-3D-vdW-A.png|μικρογραφία|150x150εσ|Ένα μοντέλο γεμισμένου ενδιάμεσου χώρου του μορίου του διοξειδίου του διθείου.
ΔεσμοίΔεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςΙσχύς δεσμούS=Ο σ
π3sp²-2sp²
3p-2p145,8 pm17,4% S+ O-522 kJ/molS-Sσ3sp²-3sp²202,45 pm226 kJ/molΔεσμική γωνία∠ΟSS112,7°Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίοO -0,348S +0,348
 Παρατηρήσεις και αναφορές 

Κατηγορία:Οξείδια του θείου
Κατηγορία:Ασταθείς ενώσεις