硫的同素异形体与成链

硫是硫磺和火柴梗里那种黄色的元素，它有个不寻常的本领：它的原子喜欢彼此成键，形成环和链，方式是氧从不会有的。元素这种把自己连成长长的成键序列的能力叫做成链（catenation），而硫，仅次于碳，是其中的大行家之一。结果是这种看起来简单的黄色粉末，竟有惊人多样的固体形态——同素异形体。

硫稳定的日常形态是斜方硫，由 S8 分子构成：八个硫原子以单键连成一个起伏褶皱、像皇冠一样的环。轻轻加热它会转变为单斜硫，是同样 S8 环的另一种晶体堆积。真正的戏剧来自更强的加热：熔融的硫先变稀，然后在约 160 摄氏度附近，S8 环裂开，它们形成的链缠成越来越长的聚合物，于是液体变深变稠——几乎稠到倒不出来。把这团灼热的乱麻骤冷投入冷水，就得到塑性硫，一种橡胶般、可拉伸的形态，由长长的无序链构成，会在几天内慢慢变回普通的黄色 S8。硫为什么能很好地成链而氧不能，归根结底在于成键：S-S 单键相当强，而氧偏好强的 O=O 双键，只形成短的 O-O 链。

这个成链主题横贯整个 p 区，并解释了一个深刻的对比。第一周期元素（氮、氧）形成强的多重键，因此偏好带双键或三键的小分子（N2、O2、CO2）。它们下面较重的亲戚（磷、硫）形成弱的多重键但强的单键，因此偏好成链成环、成链成笼（P4、S8、多聚磷酸盐）。在实际中，硫的聚合链正是熔融硫行为如此奇怪的原因，而成链的硫链出现在硫化橡胶里——那里硫桥把聚合物链交联起来，让轮胎变得坚韧。