في الكيمياء إن مركب ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت هو مركب غير عضوي غير متجانس، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (N2S2) ويتكون من تناوب ذرات الكبريت والنيتروجين التي تشكل بنية حلقة مكونة من 4 ذرات تكون مربعة ومستوية تقريبًا، وهو حساس للصدمات وتتحلل بشكل متفجر فوق 30 درجة مئوية، وهو مركب غير عضوي حلقي، كيان جزيئي كبريت ونتريد.
ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت
- لقد تمت دراسة التركيب الإلكتروني والترابط لجزيء ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت بواسطة طريقة رابطة التكافؤ المقترنة بالدوران، تم الكشف عن ميزات غير عادية توضح الكثير من الخصائص المحيرة حتى الآن لهذا الجزيء، مما أدى في النهاية إلى بنية لويس بسيطة: تحمل ذرتا النتيروجين (N) في الحلقة (N2S2) شحنة سالبة كبيرة وذرتا الكبريت (S) شحنة موجبة تكميلية.
- هناك أربعة روابط (N − S) مفردة وزوجان منفردان من الإلكترونات (π)، زوج واحد متمركز حول كل ذرة (N)، إلكترونان إضافيان أحدهما من كل ذرة من ذرات الكبريت يقترنان مباشرة ببعضهما البعض عبر الحلقة، مما يمنح الجزيء الصفة الكلية للقطب الثنائي، تبين أن هذا الأخير يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالطابع المعدني للبوليمر ((SN) x).
- إن طبيعة الترابط في (N2S2) (ومركبات N-S الأخرى) بعيدة كل البعد عن الوضوح، ويُقال إن أحد الأسئلة المفضلة في امتحانات السنة الجامعية الأولى هو “N2S2” العطرية، ومن المفترض أن تكون الإجابة هي أن الجزيء مستوٍ ويمتلك ستة إلكترونات في مدارات التماثل (p)، مما يدل على بعض التشابه مع جزيء البنزين، في الواقع لا شيء يمكن أن يكون أبعد عن الحقيقة.
- إذن ما هو الترابط الصحيح وهيكل (N2S2)؟ وفقًا لغرينوود وإيرنشو فإن هندسة جزيء (N2S2) هي في الواقع مربعًا تمامًا تقريبًا، على الرغم من التباين في أحجام ذرات (S و N)، أطوال الرابطة (S-N)، المحددة من حيود الأشعة السينية 165.1 و 165.7 بيكرومتر، وزاوية رابطة (S-N-S) مقدارها 90.4 درجة، بينما زاوية (N-S-N) هي 89.9 درجة.
- في درجة حرارة الغرفة يتبلمر ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت بسهولة من أجل أن ينم تشكيل مركب ((SN) x)، وهو معدن، عند درجات حرارة منخفضة جدًا ما مقداره (0.33 كلفن)، يصبح البوليمر فائق التوصيل وبالتالي فإن هناك الكثير حول البنية الإلكترونية لهذا النظام من أجل ضمان دراسة دقيقة لمونومر ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت (N2S2) نفسه.
- يمكننا حساب بنية الجزيئات مثل ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت (N2S2) باستخدام طريقة رابطة التكافؤ المقترنة بالدوران، وتتضمن وظيفة الموجة المقترنة بالدوران الكثير من الترابط الإلكتروني ذي الأهمية الكيميائية في شكل مضغوط ومرئي للغاية، تم وصف هذا النهج لتحديد التركيب الإلكتروني الجزيئي بالتفصيل في عدة أماكن.
- في البداية استنتج أن هناك رابطة (S-S) محور (p) مباشرة، ومع ذلك فإن مزيدًا من الفحص للمداري (f1 و f2) (أي في مستوى عمودي على المستوى الجزيئي ويمر عبر كلتا ذرات S)، يوضح أن هذا ليس كذلك، إذ يمتلك كل من المدارات (f1 و f2) سطحًا عقديًا في منتصف الطريق تقريبًا بين ذرتين الكبريت (S).
- وينحني محور (f1 و f2) بعيدًا قليلاً ذرة الكبريت المجاورة الآخر وتنخفض كثافة الإلكترون الإجمالية فعليًا داخل حلقة ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت (N2S2)، تنشأ هذه الأسطح العقدية من الأسطح العقدية الشعاعية الموجودة في مدارات (3p) للكبريت، وعادة عندما يتداخل مداريان على ذرات مختلفة ويتم إقران دوران الإلكترونات التي تشغل كل منهما، فإننا نعتبر هذا رابطة واحدة.
- خلاف ذلك، إذا كان المداريان متعامدين، إما بالضبط عن طريق التناظر أو بشكل فعال بسبب المسافة بينهما، فعادة ما يتم الحصول على أدنى حالة عندما يقترن دوران الإلكترون بشكل ثلاثي، ثم يشار إلى الجزيء على أنه (diradical)، في ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت ينشأ موقف مختلف إذ يتداخل المداري (f1 و f2) وتقترن الدورات المقابلة مع بعضها.
- ومع ذلك لم يتم تشكيل أي رابطة حقيقية، لذلك نعتبر أن ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت في حالته الإلكترونية الأرضية أفضل وصف له بأنه ثنائي القطب، ستقنع فكرة لحظة واحدة أن نمط الترابط هذا يتوافق مع جميع التكافؤات داخل هذا “الهيكل المقترن بالدوران ” الفردي، على الرغم من أنه بطريقة غير متوقعة للغاية: الأيونات لها تكافؤ اثنين، وبالتالي تشكل رابطتين منفردين من الكبريت تناظر بزاوية رابطة بينهما 90 درجة.
- واحدة مع كل من ذرات الكبريت المجاورة، الأيونات (+S) لها ثلاثة تكافؤ وبناءً على ذلك فإنها تشكل رابطتين من التماثل مع النيتروجين (N-) الأيونات المجاورة، وبالتالي لدينا رابطة واحدة لـ (N2S2)، يحتل كل من الإلكترونين المتبقيين مدارًا (p) واحدًا على كل ذرة كبريت ويقترن كل منهما بالآخر، نظرًا لأن المدارات المعنية ذات طابع (p) محض فإن مسألة زوايا الرابطة لا تنشأ.
- لذلك يمكن تمثيل ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت (N2S2) جيدًا بشكل معقول حيث أنه يربط بين ذرتي الكبريت (S-S) رابطة واحدة، والآن هناك معلومة تفيد أنه يمكن أن ينفجر ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت، كما أنه يتحلل حراريًا لإعطاء البوليمر ((SN) x)، وهو موصل كهربائيًا، هل يمكننا تفسير هذا السلوك المعدني على أساس ترابطه؟
- لقد تم إجراء حسابات على ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت (N2S2) حيث يتم فتح زاويتين متجاورتين (S- N- S) و (N- S- N) إلى 120 درجة و 106 درجة، وبالتالي كسر رابطة (N – S) بشكل فعال، وأظهرت النتائج المدارات (p) الناتج مشغول بمفرده على كل ذرة (S و f1 و f2) ولا يزال موجودًا، بالإضافة إلى ذلك، المداريان اللذان يشكلان الزوج الوحيد المتمركز حول مجموعة (S-N-S و f3 و f4).
- حيث يكون (f4) مرتبطًا بإحكام حول ذرة النيتروجين (N)، والآخر (f3) ثلاثي المراكز يبقى أيضًا على قيد الحياة، ومع ذلك فإن الزوج الوحيد المرتبط بما يعرف الآن بالذرة الطرفية النيتروجين (N) مختلف: المدار (f6) الذي في ثنائي نيتريد ثنائي الكبريت ثلاثي المراكز أصبح الآن ثنائي المركز فقط، وهكذا نرى أن السلسلة (SN) x) يبدو أنها تتكون إلى جانب الإلكترونات التي تشكل روابط (s) التي تربطها معًا من مدار (p) مشغول بشكل فردي على كل ذرة كبريت، يتخللها زوج وحيد (p) يتمحور حول كل ذرة نيتروجين (N).
- لذلك فإنه يمكن اعتبار البوليمر بشكل تقريبي جيدًا على أنه سلسلة أحادية البعد من ذرات الكبريت، مع إلكترون واحد على كل موقع، هذا يعادل نطاقًا نصف ممتلئًا، وبالتالي يتوقع المرء أن يكون البوليمر معدنيًا، بالاتفاق مع الملاحظة.
