Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Сероуглерод | |
Систематическое название ИЮПАК метандитион | |
Другие имена Сероуглерод Дитиоугольный ангидрид [1] | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) |
|
1098293 | |
ЧЭБИ | |
ChEMBL |
|
ChemSpider | |
Информационная карта ECHA | 100.000.767 |
Номер ЕС |
|
КЕГГ | |
CID PubChem |
|
Номер RTECS |
|
УНИИ | |
Номер ООН | 1131 |
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
Характеристики | |
С С 2 | |
Молярная масса | 76,13 г·моль −1 |
Появление | Бесцветная жидкость. Примеси: светло-желтого цвета. |
Запах | Приятный, напоминающий эфир или хлороформ. Реклама: вонючий, как гнилая редька. |
Плотность | 1,539 г/см 3 (−186 °C) 1,2927 г/см 3 (0 °C) 1,266 г/см 3 (25 °C) [2] |
Температура плавления | −111,61 °C (−168,90 °F; 161,54 К) |
Точка кипения | 46,24 °C (115,23 °F; 319,39 К) |
2,58 г/л (0 °C) 2,39 г/л (10 °C) 2,17 г/л (20 °C) [3] 0,14 г/л (50 °C) [2] | |
Растворимость | Растворим в спирте , эфире , бензоле , масле , CHCl3 , CCl4 |
Растворимость в муравьиной кислоте | 4,66 г/100 г [2] |
Растворимость в диметилсульфоксиде | 45 г/100 г (20,3 °C) [2] |
Давление пара | 48,1 кПа (25 °C) 82,4 кПа (40 °C) [4] |
−42,2·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( nD ) | 1.627 [5] |
Вязкость | 0,436 сП (0 °С) 0,363 сП (20 °С) |
Структура | |
Линейный | |
0 Д (20 °С) [2] | |
Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 75,73 Дж/(моль·К) [2] |
Стандартная молярная энтропия ( S ⦵ 298 ) | 151 Дж/(моль·К) [2] |
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | 88,7 кДж/моль [2] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | 64,4 кДж/моль [2] |
Стандартная энтальпия сгорания (Δ c H ⦵ 298 ) | 1687,2 кДж/моль [4] |
Опасности | |
Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH): | |
Опасности при вдыхании | Раздражающее; нейротоксичное |
Опасность для глаз | Раздражающее |
Опасности для кожи | Раздражающее |
Маркировка СГС : [5] | |
Опасность | |
Х225 , Х315 , Х319 , Х332 , Х361фд , Х372 | |
P202 , P210 , P281 , P303+P361+P353 , P304+P340+P312 , P305+P351+P338 , P308+P313 ICSC 0022 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | −43 °C (−45 °F; 230 К) [2] |
102 °C (216 °F; 375 К) [2] | |
Пределы взрывоопасности | 1,3–50% [6] |
Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 3188 мг/кг (крыса, перорально) |
LC 50 ( средняя концентрация ) | >1670 ppm (крыса, 1 ч) 15500 ppm (крыса, 1 ч) 3000 ppm (крыса, 4 ч) 3500 ppm (крыса, 4 ч) 7911 ppm (крыса, 2 ч) 3165 ppm (мышь, 2 ч) [7] |
LC Lo ( самый низкий опубликованный ) | 4000 ppm (человек, 30 мин) [7] |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (допустимый) | TWA 20 ppm C 30 ppm 100 ppm (максимальный пик в течение 30 минут) [6] |
РЕЛ (рекомендуется) | TWA 1 ppm (3 мг/м 3 ) ST 10 ppm (30 мг/м 3 ) [кожа] [6] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 500 частей на миллион [6] |
Родственные соединения | |
Родственные соединения | Углекислый газ Карбонилсульфид Диселенид углерода |
Страница дополнительных данных | |
Сероуглерод (страница данных) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Дисульфид углерода (также пишется как дисульфид углерода ) — неорганическое соединение с химической формулой CS2 и структурой S=C=S . Он также рассматривается как ангидрид тиоугольной кислоты . [8] Это бесцветная, легковоспламеняющаяся, нейротоксичная жидкость, которая используется в качестве строительного блока в органическом синтезе. Чистый дисульфид углерода имеет приятный запах, похожий на запах эфира или хлороформа , но коммерческие образцы обычно желтоватые и, как правило, загрязнены дурно пахнущими примесями. [9]
В 1796 году немецкий химик Вильгельм Август Лампадиус (1772–1842) впервые получил сероуглерод путем нагревания пирита с влажным древесным углем. Он назвал его «жидкой серой» ( flüssig Schwefel ). [10] Состав сероуглерода был окончательно определен в 1813 году группой шведского химика Йенса Якоба Берцелиуса (1779–1848) и швейцарско-британского химика Александра Марсета (1770–1822). [11] Их анализ соответствовал эмпирической формуле CS 2 . [12]
Небольшие количества сероуглерода высвобождаются при извержениях вулканов и в болотах . CS 2 когда-то производился путем соединения углерода (или кокса ) и серы при температуре 800–1000 °C. [13]
Реакция при более низкой температуре, требующая всего лишь 600 °C, использует природный газ в качестве источника углерода в присутствии катализаторов на основе силикагеля или оксида алюминия : [9]
Реакция аналогична горению метана .
Мировое производство/потребление сероуглерода составляет приблизительно один миллион тонн, при этом Китай потребляет 49%, за ним следует Индия с 13%, в основном для производства вискозного волокна. [14] Производство в Соединенных Штатах в 2007 году составило 56 000 тонн. [15]
Сероуглерод может растворять множество неполярных химикатов, включая фосфор , серу, селен , бром , йод , жиры , смолы , резину и асфальт . [16]
В марте 2024 года следы CS 2 , вероятно, были обнаружены в атмосфере умеренной мини- планеты Нептуна TOI-270 d космическим телескопом Джеймса Уэбба . [17]
Сгорание CS 2 дает диоксид серы в соответствии с идеальной стехиометрией:
Например, амины дают дитиокарбаматы : [18]
Аналогично из алкоксидов образуются ксантогенаты : [18]
Эта реакция является основой производства регенерированной целлюлозы , основного ингредиента вискозы , искусственного шелка и целлофана . Как ксантогенаты, так и родственные им тиоксантогенаты (полученные при обработке CS 2 тиолятами натрия ) используются в качестве флотационных агентов при обогащении полезных ископаемых.
При обработке сульфидом натрия сероуглерод дает тритиокарбонат : [18]
Сероуглерод не гидролизуется легко, хотя этот процесс катализируется ферментом сероуглеродгидролазой .
По сравнению с изоэлектронным диоксидом углерода , CS 2 является более слабым электрофилом . В то время как, однако, реакции нуклеофилов с CO 2 являются высокообратимыми и продукты выделяются только с очень сильными нуклеофилами, реакции с CS 2 термодинамически более предпочтительны, позволяя образовывать продукты с менее реакционноспособными нуклеофилами. [19]
Восстановление сероуглерода натрием дает 1,3-дитиол-2-тион-4,5-дитиолат натрия вместе с тритиокарбонатом натрия : [20]
Хлорирование CS 2 обеспечивает путь к получению четыреххлористого углерода : [9]
Это превращение происходит через посредничество тиофосгена CSCl 2 .
CS 2 является лигандом для многих комплексов металлов, образуя пи-комплексы. Одним из примеров является Cp Co( η 2 -CS 2 )(P Me 3 ). [21]
CS 2 полимеризуется при фотолизе или под высоким давлением, образуя нерастворимый материал, называемый кар-сул или «чернь Бриджмена», названный в честь первооткрывателя полимера Перси Уильямса Бриджмена . [22] Связи тритиокарбоната (-SC(S)-S-) частично составляют основу полимера, который является полупроводником . [ 23]
Основными промышленными применениями сероуглерода, на долю которых приходится 75% годового производства, являются производство вискозного волокна и целлофановой пленки. [24]
Он также является ценным промежуточным продуктом в химическом синтезе четыреххлористого углерода . Он широко используется в синтезе сероорганических соединений, таких как ксантогенаты , которые используются в пенной флотации , методе извлечения металлов из руд. Сероуглерод также является предшественником дитиокарбаматов , которые используются в качестве лекарств (например, метам натрия ) и в химии резины .
Его можно использовать для фумигации герметичных складов, герметичных плоских хранилищ, бункеров, элеваторов , железнодорожных крытых вагонов , судовых трюмов, барж и зерновых мельниц. [25] Сероуглерод также используется в качестве инсектицида для фумигации зерна, саженцев, при консервировании свежих фруктов и в качестве дезинфицирующего средства для почвы от насекомых и нематод . [26]
Его также можно использовать для реакции «Лающая собака» .
Сероуглерод связан как с острыми , так и с хроническими формами отравления с разнообразным спектром симптомов. [27]
Концентрации 500–3000 мг/м3 вызывают острое и подострое отравление. Они включают набор в основном неврологических и психиатрических симптомов, называемых энцефалопатией сульфокарбоника. Симптомы включают острый психоз (маниакальный бред , галлюцинации ), параноидальные идеи, потерю аппетита, желудочно-кишечные и сексуальные расстройства, полиневрит , миопатию и изменения настроения (включая раздражительность и гнев). Эффекты, наблюдаемые при более низких концентрациях, включают неврологические проблемы ( энцефалопатия , психомоторные и психологические расстройства, полиневрит , нарушения нервной проводимости), проблемы со слухом , проблемы со зрением (жжение в глазах, аномальные реакции на свет, повышенное офтальмологическое давление ), проблемы с сердцем (увеличение смертности от сердечных заболеваний, стенокардия , высокое кровяное давление ), репродуктивные проблемы (увеличение выкидышей , неподвижные или деформированные сперматозоиды) и снижение иммунного ответа. [28] [29]
Профессиональное воздействие сероуглерода также связано с сердечно-сосудистыми заболеваниями , в частности инсультом . [30]
В 2000 году ВОЗ посчитала, что вред здоровью маловероятен при уровнях ниже 100 мкг/м 3 , и установила этот уровень в качестве ориентировочного. [ требуется обновление ] Сероуглерод можно почувствовать при уровнях выше 200 мкг/м 3 , и ВОЗ рекомендовала сенсорный ориентир ниже 20 мкг/м 3 . Установлено, что воздействие сероуглерода вредно для здоровья при концентрациях 30 мг/м 3 и выше . Изменения в функции центральной нервной системы наблюдались при концентрациях 20–25 мг/м 3 . Также имеются сообщения о вреде для здоровья при 10 мг/м 3 для воздействия в течение 10–15 лет, но отсутствие надежных данных о прошлых уровнях воздействия делает связь этих вредов с концентрациями 10 мг/м 3 неопределенной. Измеренная концентрация 10 мг/м 3 может быть эквивалентна концентрации в общей окружающей среде 1 мг/м 3 . [28]
Основным источником сероуглерода в окружающей среде являются фабрики по производству вискозы . [28] Большая часть мировых выбросов сероуглерода приходится на производство вискозы по состоянию на 2008 год. [31] Другие источники включают производство целлофана , четыреххлористого углерода , [31] сажи и восстановление серы. Производство сероуглерода также выделяет сероводород. [32]
По состоянию на 2004 год [обновлять], на килограмм произведенного вискозного волокна выделяется около 250 г сероуглерода. На килограмм произведенной сажи выделяется около 30 г сероуглерода. На килограмм извлеченной серы выделяется около 0,341 г сероуглерода. [32]
Япония сократила выбросы сероуглерода на килограмм произведенного вискозного волокна, но в других странах-производителях вискозного волокна, включая Китай, выбросы, как предполагается, не контролируются (на основе глобального моделирования и крупномасштабных измерений концентрации в свободном воздухе). Производство вискозного волокна стабильно или снижается, за исключением Китая, где оно увеличивается по состоянию на 2004 год [обновлять]. [32] Производство технического углерода в Японии и Корее использует мусоросжигательные печи для уничтожения около 99% сероуглерода, который в противном случае был бы выброшен. [32] При использовании в качестве растворителя выбросы в Японии составляют около 40% от используемого сероуглерода; в других местах средний показатель составляет около 80%. [32]
В большинстве случаев при производстве вискозы используется сероуглерод. [33] [34] Исключением является вискоза, изготовленная с использованием процесса лиоцелла , в котором используется другой растворитель; по состоянию на 2018 год [обновлять]процесс лиоцелла не получил широкого распространения, поскольку он дороже вискозного процесса. [35] [36] Медно-аммиачная вискоза также не использует сероуглерод.
Промышленные рабочие, работающие с сероуглеродом, подвергаются высокому риску. Выбросы также могут нанести вред здоровью людей, живущих вблизи вискозных заводов. [28]
Опасения по поводу воздействия сероуглерода имеют долгую историю. [24] [37] [38] : 79 Около 1900 года сероуглерод стал широко использоваться в производстве вулканизированной резины . Психоз , вызванный высоким воздействием, был очевиден сразу (было зарегистрировано 6 месяцев воздействия [28] ). Сэр Томас Оливер рассказал историю о резиновой фабрике , которая установила решетки на окнах, чтобы рабочие не выпрыгивали и не разбивались насмерть . [38] : 17 Использование сероуглерода в США в качестве тяжелее воздуха яда для нор для сусликов Ричардсона также привело к сообщениям о психозах. Систематическое медицинское исследование этой проблемы не было опубликовано, и знания не были переданы в вискозную промышленность. [33]
Первое крупное эпидемиологическое исследование работников вискозы было проведено в США в конце 1930-х годов и выявило довольно серьезные последствия у 30% работников. Данные о повышенном риске сердечных приступов и инсультов появились в 1960-х годах. Courtaulds , крупный производитель вискозы, упорно трудился, чтобы предотвратить публикацию этих данных в Великобритании. [33] Средние концентрации на отобранных заводах по производству вискозы были снижены с примерно 250 мг/м 3 в 1955–1965 годах до примерно 20–30 мг/м 3 в 1980-х годах (данные только по США? [ ориентировано на США ] ). [28] С тех пор производство вискозы в основном переместилось в развивающиеся страны, особенно в Китай, Индонезию и Индию. [34] [33]
Уровень инвалидности на современных фабриках по состоянию на 2016 год неизвестен [обновлять]. [34] [39] Современные производители, использующие вискозный процесс, не предоставляют никакой информации о вреде для своих работников. [33] [34]
в 1915 году...[из 16] случаев отравления сероуглеродом... один рабочий был на короткое время помещен в психиатрическую лечебницу, а несколько других испытали жалобы на нервную систему...