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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Tetrasulfur-tetranitride.png|250px|Strukturformel von Tetraschwefeltetranitrid]]
| Andere Namen =
| Summenformel = S4N4
| CAS = {{CASRN|28950-34-7}}
| EG-Nummer =
| ECHA-ID =
| PubChem = 141455
| ChemSpider =
| Beschreibung = orange Kristalle<ref name="Holleman-Wiberg2017" /> (25[[Grad Celsius|°C]])
| Molare Masse = 184,287 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest<ref name="Holleman-Wiberg2017" />
| Dichte = 2,22 g·cm−3<ref name="Roempp">{{RömppOnline|ID=RD-19-01408|Name=Schwefel-Stickstoff-Verbindungen|Abruf=2017-03-02}}</ref>
| Schmelzpunkt = 178,2 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="Holleman-Wiberg2017" /><ref name="Roempp" />
| Siedepunkt = 185 °C<ref name="Roempp" />
| Dampfdruck = 
| Löslichkeit = nahezu unlöslich in Wasser,<ref name="Holleman-Wiberg2017" /> löslich in Schwefelkohlenstoff<ref name="Roempp" />
| Brechungsindex =
| Quelle GHS-Kz = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
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| H = {{H-Sätze|/}}
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| Quelle P =
}}

'''Tetraschwefeltetranitrid''' ist eine anorganische [[chemische Verbindung]] des [[Schwefel]]s aus der Gruppe der kovalenten [[Nitride]]. Die Verbindung gehört neben dem [[Pentaschwefelhexanitrid]], dem [[Tetraschwefeldinitrid]], dem [[Dischwefeldinitrid]], dem [[Monoschwefelmononitrid]], den [[Oligoschwefeldinitride]]n und dem polymeren [[Polythiazyl]] (SN)x zur Gruppe der Schwefel-Stickstoff-Verbindungen oder [[Schwefelnitride]].

== Geschichte ==
Die Verbindung wurde in verunreinigter Form erstmals 1835 von M. Gregory durch die Umsetzung von [[Dischwefeldichlorid]] mit [[Ammoniak]] hergestellt.<ref>M. Gregory: in ''Z. Pharm.'' 21, 1835, S. 315 und 22, 1835, S. 301.</ref> Die Stöchiometrie konnte erst 1850 angegeben werden.<ref>J.-M. Fordos, A. Gélis: ''Memoire sur le sulfure d´azote.'' In: ''Compt. Rend.'' 31, 1850, S. 702ff.</ref> Die tetramere Natur wurde 1896 von [[Rudolf Schenck|R. Schenck]] erkannt.<ref>R Schenck: in ''[[Liebigs Ann. Chem.]]'' 290, 1896, S. 171.</ref> Die molekulare Struktur als achtgliedriger Ring wurde 1936 vorgeschlagen<ref>M. H. M. Arnold, J. A. C. Hugill, J. M. Hutson: ''The formation and constitution of sulphur nitride and so-called hexasulphamide.'' In: ''[[J. Chem. Soc.]]'' (London) 1936, S. 1645–1649, [[doi:10.1039/JR9360001645]].</ref><ref>M. H. M. Arnold: ''The structure of (SNH)4 and its derivatives.'' In: ''[[J. Chem. Soc.]]'' (London) 1938, S. 1596–1597, [[doi:10.1039/JR9380001596]].</ref> und ab 1947 von [[Margot Becke-Goehring|M. Goehring]] bestätigt.<ref>M. Goehring: ''Über den Schwefelstickstoff N4S4.'' In: ''[[Chem. Ber.]]'' 80, 1947, S. 110–122, [[doi:10.1002/cber.19470800204]].</ref><ref>M. Goehring, J. Ebert: ''Ein chemischer Beweis für Mesomerie bei Tetraschwefeltetranitrid.'' In: ''[[Z. Naturforsch.]]'' B 10, 1955, S. 241–244, [https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/znb.1955.10.issue-5/znb-1955-0501/znb-1955-0501.pdf (pdf)]</ref> Mittels [[Röntgenbeugung]]smessungen wurde 1952 und 1963 die gewinkelte Struktur des Achtrings als [[Käfigverbindung]] charakterisiert.<ref>D. Clark: ''The structure of sulphur nitride.'' In: ''[[J. Chem. Soc.]]'' 1952, S. 1615–1620, [[doi:10.1039/JR9520001615]].</ref><ref>B. D. Sharma, J. Donohue: ''The Crystal and Molecular Structure of Sulfur Nitride, S4N4.'' In: ''[[Acta Cryst.]]'' 16, 1963, S. 891–897, [[doi:10.1107/S0365110X63002401]].</ref> Tetraschwefeltetranitrid ist somit eine der am längsten bekannten Käfigverbindungen.

== Gewinnung und Darstellung ==
Tetraschwefeltetranitrid kann durch Reaktion von Schwefel mit flüssigem Ammoniak in Gegenwart von [[Silbernitrat]] hergestellt werden. Die zugesetzten Silberionen dienen dabei dem Abfangen des gebildeten [[Schwefelwasserstoff]]s als [[Silbersulfid]] und Verschiebung des Gleichgewichts auf die Produktseite.<ref name="Holleman-Wiberg2017">[[Egon Wiberg|E. Wiberg]], [[Nils Wiberg|N. Wiberg]], [[Arnold F. Holleman|A.F. Holleman]]: ''[[Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie|Anorganische Chemie]].'' 103. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin/Boston 2017, ISBN 978-3-11-026932-1, S. 676–680, (abgerufen über [[Verlag Walter de Gruyter|De Gruyter]] Online).</ref>

:<math>\mathrm{ 16 \ NH_3 + 5 \ S_8 \rightleftharpoons 4 \ S_4N_4 + 24 \ H_2S}</math>

Eine Reihe von Synthesevarianten gehen von [[Dischwefeldichlorid]] aus. So kann die Verbindung durch die Reaktion mit Ammoniak in [[Dichlormethan]] und anschließender Umkristallisation in [[Toluol]] gewonnen werden.<ref name="Ralf Alsfasser, H. J. Meyer" />

:<math>\mathrm{ 6 \ S_2Cl_2 + 16 \ NH_3 \longrightarrow S_4N_4 + 12 \ NH_4Cl + \ S_8}</math>

Besser gelingt die Synthese in mit [[Chlor]] gesättigten [[Tetrachlormethan]] oder Dichlormethan bei 20–50 °C oder mit [[Ammoniumchlorid]] ohne Lösungsmittel bei 150–160 °C. Hier treten in der Synthesesequenz verschiedene [[Schwefelnitridchloride]] wie das Thiazylchlorid ClSN sowie S3N2Cl2, S4N3Cl und S3N3Cl3 auf.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{ 2 \ S_2Cl_2 + 4 \ Cl_2 + 4 \ NH_3 \longrightarrow S_4N_4 + 12 \ HCl}</math>
:<math>\mathrm{ 6 \ S_2Cl_2 + 4 \ NH_4Cl \longrightarrow S_4N_4 + 16 \ HCl + S_8}</math>

Eine weitere Synthese geht vom [[Schwefeltetrachlorid]] aus, das aus [[Schwefeldichlorid]] und [[Sulfurylchlorid]] hergestellt mit einem substituierten Diamino[[Thioether|sulfan]] umgesetzt wird. Das Kürzel “Me” steht hierbei für eine [[Methylgruppe]].<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{ 2 \ SCl_4 + 2 \ [(Me_3Si)_2N]_2S \longrightarrow S_4N_4 + 8 \ Me_3SiCl}</math>

Tetraschwefeltetranitrid entsteht bei der thermischen Zersetzung von Erdalkaliamidosulfonaten als Nebenprodukt.<ref>{{Literatur |Autor=Peter Gross, Yue Zhang, Lkhamsuren Bayarjargal, Björn Winklerb, Henning A. Höppe |Titel=New alkaline-earth amidosulfates and their unexpected decomposition to S4N4 |Sammelwerk=[[Dalton Transactions]] |Nummer=51 |Datum=2022 |DOI=10.1039/D2DT01380K |Seiten=11737-11746}}</ref>

== Eigenschaften ==
[[Datei:Resonance structures of tetrasulfur tetranitride.svg|mini|600px|Mesomere Grenzstrukturen von Tetraschwefeltetranitrid]]

Tetraschwefeltetranitrid ist eine Käfigverbindung, deren Struktur einer D2d-Symmetrie entspricht. Die Struktur kann als ein Tetraeder aus elektropositiven Schwefelatomen gesehen werden, das durch ein Quadrat aus elektronegativen Stickstoffatomen durchdrungen wird.<ref name="Holleman-Wiberg2017" /><ref name="Ralf Alsfasser, H. J. Meyer" /> Alle S-N-Bindungen sind mit 162 pm gleich lang, so dass auf Mehrfachbindungen mit delokalisierten π-Elektronen geschlossen werden kann. Zusätzlich enthält die geschlossene Käfigstruktur zwei schwache S-S-Bindungen mit einer Bindungslänge von 258 pm. Diese Bindungslänge ist wesentlich länger als die der Einfachbindungen im S8-Molekül mit 205 pm, aber wesentlich kürzer als die eines Van der Waals-Abstands mit 360 pm.<ref name="Steudel2014" /> Die Verbindung ist [[Thermochromie|thermochrom]], was bedeutet, dass sie ihre Farbe von farblos (bei 77 K), über leuchtend orange (bei 298 K) zu rot (bei 373 K) ändert.<ref name="Ralf Alsfasser, H. J. Meyer">C. Janiak, H.-J. Meyer, D. Gudat, R. Alsfasser: ''Riedel - Moderne Anorganische Chemie.'' 4. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin/Boston 2012, ISBN 978-3-11-024900-2, S. 129–130, (abgerufen über [[Verlag Walter de Gruyter|De Gruyter]] Online).</ref> Tetraschwefeltetranitrid sublimiert unterhalb von 130 °C bei 0,1 mbar Druck. In Wasser ist es unlöslich. Festes Tetraschwefeltetranitrid zerfällt bei Erhitzung über 130 °C oder bei Stoßeinwirkung explosionsartig in seine Elemente, wobei eine Zersetzungswärme von −460 kJ/mol realisiert wird.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{ 2 S_4N_4 \longrightarrow 4 \ N_2 + S_8 + 2 \cdot 460 kJ}</math>

Gasförmiges Tetraschwefeltetranitrid zersetzt sich oberhalb von 200 °C hauptsächlich in das ringförmige Dimer [[Dischwefeldinitrid]], wobei sich auch S3N3 und S4N2 bilden.<ref name="Hans-Georg Elias">{{Literatur |Autor=Hans-Georg Elias |Titel=Makromolekule |Band=Band 3: ''Industrielle Polymere und Synthesen'' |Verlag=John Wiley & Sons |Datum=2009 |ISBN=978-3-527-62652-6 |Seiten=515 |Online={{Google Buch | BuchID = F6xau0tvOUgC | Seite = 515 }}}}</ref> Oberhalb von 300 °C zerfällt es in die Elemente und [[Schwefelmononitrid]] SN.<ref name="Holleman-Wiberg2017" /> Die Hydrolyse in stark basischem Medium ergibt [[Ammoniak]], [[Thiosulfat]] und [[Sulfit]].<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{S_4N_4 + 6 \ OH^{-} + 3 \ H_2O \longrightarrow 4 \ NH_3 + S_2O_3^{2-} + 2 \ SO_3^{2-}}</math>

In schwach basischen Medium wird [[Trithionate|Trithionat]] <math>\mathrm{S_3O_6^{2-}}</math>, Ammoniak und Sulfit gebildet. Organische Basen spalten den S4N4-Ring nicht vollständig. Bei der Umsetzung mit [[Grignard-Verbindungen]] RMgBr wird das Produkt <math>\mathrm{RS-NSN-SR}</math> (R = Aryl) oder mit [[Trimethylsilyldimethylamin]] eine Additionsverbindung erhalten.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{S_4N_4 + 2 \ Me_3Si{-}NMe_2 \longrightarrow Me_3Si{-}NSN{-}S{-}NMe_2}</math>

Mit starken Säuren wie [[Tetrafluoroborsäure]] erfolgt eine [[Protonierung]] an einem Stickstoffatom unter Salzbildung.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{S_4N_4 + HBF_4 \longrightarrow S_4N_4H^{+}BF_4^{-}}</math>

Die Verbindung bildet mit Lewis-Säuren Additionsverbindungen wie z. B. [[Antimonpentachlorid]] als S4N4·SbCl5, mit [[Titantetrachlorid]] als S4N4·TiCl4, mit [[Zinntetrachlorid]] als (S4N4)2·SnCl4, mit [[Bortrifluorid]] als S4N4·BCl3, mit [[Arsenpentafluorid]] als S4N4·AsF5, mit [[Schwefeltrioxid]] als S4N4·SO3, mit [[Tantalpentachlorid]] als S4N4·TaCl5, mit [[Kupfer(I)-chlorid]] als S4N4·(CuCl)2 oder mit [[Eisen(III)-chlorid]] als S4N4·FeCl3.<ref name="Holleman-Wiberg2017" /><ref name="Kolditz">[[Lothar Kolditz]]: ''Anorganische Chemie.'' Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1983, S. 480f.</ref> Das Addukt mit [[Aluminiumchlorid]] S4N4·(AlCl3)4 stellt ein Addukt S2N2·(AlCl3)2 dar, da das Tetraschwefeltetranitrid durch das Aluminiumchlorid zum Dischwefeldinitrid aufgespalten wurde.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

== Verwendung ==
Tetraschwefeltetranitrid ist einer der wichtigsten Ausgangsstoffe zur Herstellung von Schwefel-Stickstoff-Verbindungen.<ref name="Steudel2014">[[Ralf Steudel]]: ''Chemie der Nichtmetalle, Synthesen - Strukturen - Bindung - Verwendung.'' 4. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin/Boston 2014, ISBN 978-3-11-030439-8, S. 515–519, (abgerufen über [[Verlag Walter de Gruyter|De Gruyter]] Online).</ref> Durch die Umsetzung mit [[Silber(II)-fluorid]] erfolgt eine Fluorierung an den Schwefelatomen, wobei der Achtring erhalten bleibt.<ref name="Steudel2014" />

:<math>\mathrm{S_4N_4 \xrightarrow {AgF_2/CCl_4}\ (NSF)_4}</math>

Mit [[Quecksilber(II)-fluorid]] wird trimeres [[Thiazylfluorid]] (NSF)3 bzw. mit [[Chlor]] das [[Thiazylchlorid]] gebildet.<ref name="Steudel2014" /><ref name="Kolditz" />

:<math>\mathrm{S_4N_4 \xrightarrow {HgF_2/CCl_4}\ N{\equiv}SF \xrightarrow {25 ^\circ C}\ (NSF)_3}</math>
:<math>\mathrm{S_4N_4 \xrightarrow {Cl_2/CCl_4}\ (NSCl)_3}</math>

Eine Reduktion erfolgt am Stickstoffatom. Im gebildeten [[Tetraschwefeltetraimid]] bleibt der Achtring erhalten. Die Verbindung ähnelt dem S8-Ring, wobei jedes zweite S-Atom durch eine NH-Gruppe ausgetauscht ist.<ref name="Steudel2014" /><ref name="Kolditz" /> Die Reduktion mit [[Iodwasserstoff]] ist vollständig und führt zum Ammoniak und Schwefelwasserstoff.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

:<math>\mathrm{S_4N_4 \xrightarrow {SnCl_2/CH_3OH}\ (SNH)_4}</math>
:<math>\mathrm{S_4N_4 + 20\,HI \rightarrow 4\,NH_3 + 4\,H_2S + 10\,I_2}</math>

Eine kontrollierte thermische Zersetzung ergibt das [[Dischwefeldinitrid]], welches sich weiter in das [[Polythiazyl]] umwandelt.<ref name="Steudel2014" />
:<math>\mathrm{S_4N_4 \longrightarrow 2 \ S_2N_2 \longrightarrow {2/x} \ (SN)_x}</math>

== Sicherheit ==
Die Verbindung ist in der Liste der explosionsgefährlichen Stoffe gemäß §2 Abs. 6 Satz 2 des [[Sprengstoffgesetz (Deutschland)|Sprengstoffgesetz]]es ([[Altstoffliste (Sprengstoffgesetz)|Altstoffliste]]) aufgeführt.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Tetrasulfur tetranitride|Tetraschwefeltetranitrid|audio=0|video=0}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Schwefelnitrid]]

Tetraschwefeltetranitrid - Versionsgeschichte

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