Cyclooctasoufre

Ce système cristallin octaèdre orthorhombique noté S_α constitue la forme standard du cyclooctasoufre à l'état solide. C'est la forme allotropique la plus stable du soufre et donc du cyclooctasoufre jusqu'à 95,6 °C environ.

Noté S_β, c'est la structure cristalline de l'octasoufre qui prédomine entre 95,6 °C et 119,6 °C à 100 kPa. S_β est dans l'état solide sous forme de prismes monocliniques. Il peut néanmoins demeurer métastable à température ambiante pendant plusieurs semaines s'il a été obtenu par trempe à partir d'une phase à plus de 100 °C. S_β fond à 119,6 °C pour donner du soufre λ noté S_λ.

Noté S_γ, il est une forme rare de soufre de structure monoclinique. Il est peu abondant bien que stable dans la même gamme de température que S_β. Il est obtenu par refroidissement lent de soufre fondu au-dessus de 160 °C. La rosickyite (en) est un exemple de soufre gamma, natif.

Noté S_λ, il représente un ensemble de variétés allotropiques octasoufre à l'état liquide et entre 119,6 à 159 °C.

Le cyclooctasoufre se trouve majoritairement dans l'état solide sous la forme cristalline S_α jusqu'à 95,6 °C puis sous la forme de S_β jusqu'à 119,6 °C. À cette température, il passe à l'état liquide et on le trouve alors majoritairement sous forme de S_λ jusqu'à 159 °C. Cette température marque le début de la polymérisation. Les cycles à huit atomes de soufre s'ouvrent pour devenir des espèces radicalaires qui polymérisent et forment de longues chaînes de soufre, notées S_µ, contenant jusqu'à un million d'atomes. Alors que jusque-là l'octasoufre était la forme allotropique majoritaire du soufre, à cette température d'autres formes cycliques du soufre, telles que S₆, S₇ et S₁₂, sont en équilibre avec S₈. La trempe de cette phase, extraite à l'aide de disulfure de carbone CS₂, donne un solide amorphe constitué de segments de chaînes S_n où 103 ≤ n ≤ 106.

Lorsque l'octasoufre est liquide (119,6 °C) sa viscosité commence par diminuer avec l'augmentation de la température. Néanmoins la rupture des cyclooctasoufres, le début de la polymérisation et donc la modification de structure vers 159 °C entraînent une augmentation soudaine. Elle passe ensuite par un maximum à 187 °C, correspondant à du soufre ω à longues chaînes. La viscosité décroît alors lorsque la température continue de croître jusqu'à ébullition à 444,6 °C, les chaînes étant brisées par la chaleur en segments de plus en plus petits.

La trempe de cette phase, extraite à l'aide de disulfure de carbone CS₂, donne un solide amorphe dit soufre μ, constitué de segments de chaînes S_n où 103 ≤ n ≤ 106.