Polymerization of commercial Mexican sulfur

R.W. Gómez, J.L. Pérez M., V. Marquina, R. Ridaura, and M.L. Marquina

Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, México City, 04510, México.

Recibido el 9 de junio de 2006
Aceptado el 6 de noviembre de 2006

Abstract

As it is well known, the physical characteristics of sulfur exhibit a wide range of interesting phenomena around 160°C (1): a) A shear viscosity change of four orders of magnitude over a 25°C interval (2). b) Changes in density and in sound velocity. c) Its color becomes darker and its refractive index and dielectric permittivity reach a minimum. d) Of special interest, because of its possible industrial applications, is the polymerization process that occurs at around 160°C. Studies made in ultra pure sulfur (99.999%) have shed some light on this phenomenon, but a coherent picture is still missing. The properties of sulfur are strongly affected by impurities and dissolved gases, so that a great deal of care is necessary when performing these experiments. If the purpose is to take advantages of these properties for industrial applications, one must rule out the use of ultra–pure sulfur and think in terms of a simple process with a commercial substance. In this work we shall report some infrared spectroscopy, Raman spectroscopy and X–ray diffraction results obtained in our attempts at the polymerization of commercial Mexican sulfur.

Keywords: Raman and infrared spectroscopy; diffraction.

Resumen

Las características físicas del azufre cambian en forma notable cuando su temperatura es de alrededor de 160°C: a) Un cambio de cuatro órdenes de magnitud en la viscosidad laminar, en un intervalo de 25°C. b) Cambios en su densidad y en la velocidad del sonido. c) Su color se hace más oscuro y su índice de refracción y permitividad eléctrica, muestran un mínimo, d) Además existe un interés especial en el proceso de polimerización que ocurre en torno a esa temperatura, debido a que el azufre polimerizado puede tener aplicaciones industriales. Estudios realizados en azufre extra puro (99.999 %) han permitido avanzar en el entendimiento de estos fenómenos, pero aún no se tiene una explicación completa de ellos. Las propiedades del azufre cambian mucho por la presencia de impurezas y gases disueltos en él, por lo que, si se quieren utilizar sus características para uso industrial, hay que proceder con azufre comercial y no de gran pureza. En este trabajo se reportan algunos resultados de espectroscopia infrarroja, espectroscopia Raman y difracción de rayos–X obtenidos en experimentos diseñados para obtener la polimerización de azufre mexicano comercial.

Descriptores: Espectroscopias Raman e infrarroja; difracción de rayos X; polimerización.

PACS: 78.30.–j; 78.30. Jw

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Acknowledgements

This work was partially supported by DGAPA, UNAM, project IN110005

References

1. R F. Bacon and R. Fanelli, J. Am. Chem. Soc. 65, (1943) 639.        [ Links ]

2. V.F. Kozhevnikov, W.B. Payne, J.K. Olson, C.L. McDonald, and C.E. Inglefield J. Chem. Phys. 121 (15) (2004) 7379.        [ Links ]

3. M.W. Wong, Y. Steudel, and R. Steudel J. Chem. Phys. 121 (12) (2004) 5899.        [ Links ]

4. J. Ruiz–García, E. M. Anderson, and S. C. Creer, J. Phys. Chem. 93 (1989) 6980.        [ Links ]

5. H. Terasaki, T. Kato, K. Funakoshi, A. Suzuki, and S. J. Urakawa J. Phys.: Condens. Matter 16 (2004) 1707.        [ Links ]

6. A.V. Tobolsky and A. Eisenberg, J. Am. Chem. Soc. 81 (1959) 780.        [ Links ]

7. J.C. Wheeler, S.J. Kennedy, and P. Pfeuty. Phy Rev. Lett. 65 (1980) 1748.        [ Links ]

8. H.E. Stanley, Phase transitions and critical phenomena (Clarendon Press, Oxford, 1971).        [ Links ]

9. J.C. Koh and W. Klemet, J. Chem. Phys. 74 (1970) 4280.        [ Links ]

10. E.D. West, J. Am. Chem. Soc. 81 (1959) 29.        [ Links ]

11. R. Steudel and B. Eckert, J. Phys. Chem. 121 (2004) 6573.        [ Links ]

12. A.G. Kalampounias, D.Th. Kastrissios, and S.N. Yannoupoulos, J. non–Cryst. Solids 326 and 327 (2003) 115.        [ Links ]

13. A.G. Kalampounias, K.S. Andikopoulos, and S.N. Yannopoulos, J. Chem. Phys. 118 (2003) 8460.        [ Links ]