Ogljikov disulfid
Ogljikov disulfid je brezbarvna, hlapna in vnetljiva tekočina s kemijsko formulo CS2. Ogljikov disulfid je nevaren in lahko usoden, če se tekočina pogoltne ali vdihne. Spojina se pogosto uporablja kot strukturni blok v organski kemiji in tudi v industriji.
Imena | |
---|---|
IUPAC ime
Metandition
| |
Druga imena
Ogljikov bisulfid
| |
Identifikatorji | |
3D model (JSmol)
|
|
ChEBI | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.000.767 |
EC število |
|
KEGG | |
PubChem CID
|
|
RTECS število |
|
UNII | |
UN število | 1131 |
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
Lastnosti | |
CS2 | |
Molska masa | 76,13 g·mol−1 |
Videz | • brezbarvna tekočina • komercialni: svetlo rumena |
Vonj | • kloroform (čist) • komercialni: neprijeten |
Gostota | • 1,539 g/cm3 (−186°C) • 1,2927 g/cm3 (0 °C) • 1,266 g/cm3 (25 °C)[1] |
Tališče | −111,61 °C (−168,90 °F; 161,54 K) |
Vrelišče | 46,24 °C (115,23 °F; 319,39 K) |
• 2,58 g/L (0 °C) • 2,39 g/L (10 °C) • 2,17 g/L (20 °C)[2] • 0,14 g/L (50 °C)[1] | |
Topnost | topen v etanolu, etru, benzenu, olju, kloroformu, ogljikovem tetrakloridu |
Topnost (mravljična kislina) | 4,66 g/100 g[1] |
Topnost (dimetil sulfoksid) | 45 g/100 g (20,3 °C)[1] |
Parni tlak | • 48,1 kPa (25 °C) • 82,4 kPa (40 °C)[3] |
Magnetna občutljivost | −42,2·10−6 cm3/mol |
Lomni količnik (nD) | 1,627[4] |
Viskoznost | • 0,436 cP (0 °C) • 0,363 cP (20 °C) |
Struktura | |
Oblika molekule | linearna |
Dipolni moment | 0 D (20 °C)[1] |
Termokemija | |
Specifična toplota, C | 75,73 J/(mol·K)[1] |
Standardna molarna entropija S |
151 J/(mol·K)[1] |
Std tvorbena
entalpija (ΔfH⦵298) |
88,.7 kJ/mol[1] |
Gibbsova prosta energija (ΔfG˚)
|
64,4 kJ/mol[1] |
Std sežigna
entalpija (ΔcH⦵298) |
1687,2 kJ/mol[3] |
Nevarnosti | |
GHS piktogrami | [5] |
Opozorilna beseda | Nevarnost |
H225, H315, H319, H361, H372[5] | |
P210, P281, P305+351+338, P314[5] ICSC 0022 | |
Inhalacija (nevarnost) | dražilno, strupeno |
Oko nevarnost | dražilno |
Koža (nevarnost) | dražilno |
NFPA 704 (diamant ognja) | |
Plamenišče | −43 °C (−45 °F; 230 K)[1] |
102 °C (216 °F; 375 K)[1] | |
Meje eksplozivnosti |
1,3–50%[6] |
Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC): | |
LD50 (srednji odmerek)
|
3188 mg/kg (podgana, oralno) |
LC50 (srednja koncentracija)
|
>1670 ppm (podgana, 1 h) 15500 ppm (podgana, 1 h) 3000 ppm (podgana, 4 h) 3500 ppm (podgana, 4 h) 7911 ppm (podgana, 2 h) 3165 ppm (miš, 2 h)[8] |
LCLo (spodnja meja odmerka)
|
4000 ppm (človek, 30 min)[8] |
NIOSH (ZDA varnostne meje): | |
PEL (Dopustno)
|
TWA 20 ppm C 30 ppm 100 ppm (30-minutni maksimalni pik)[6] |
REL (Priporočeno)
|
TWA 1 ppm (3 mg/m3) ST 10 ppm (30 mg/m3) [koža][7] |
IDLH (Takojšnja nevarnost)
|
500 ppm[7] |
Sorodne snovi | |
Sorodne snovi | ogljikov dioksid karbonil sulfid ogljikov diselenid |
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa). | |
Sklici infopolja | |
Nahajališča, pridobivanje, lastnosti
urediMajhne količine ogljikovega disulfida se sproščajo med vulkanskimi izbruhi in v močvirjih.
Ogljikov disulfid se je v preteklosti proizvajal s sintezo iz oglja ali koksa in žvepla pri visokh temperaturah:
- C + 2S → CS2
Sodobna sinteza poteka pri nižji temperaturi (600 °C). Kot vir ogljika uporablja naravni plin (metan). Reakcijo katalizirajo silikagel ali aluminijevi katalizatorji:[9]
- 2 CH4 + S8 → 2 CS2 + 4 H2S
Reakcija je analogna zgorevanju metana. Svetovna proizvodnja/poraba ogljikovega disulfida je približno milijon ton. Največji proizvajalec je Kitajska (49%), kateri sledi Indija (13%). Večina proizvoda se porabi v proizvodnji vlaken iz regenerirane celuloze.[10]
Topilo
urediOgljikov disulfid je topilo za fosfor, žveplo, selen, brom, jod, masti, smole, gumo in asfalt.[11] V preteklosti se je uporabljal za čiščenje enostenskih ogljikovih nanocevk.[12]
Reakcije
urediCS2 je zelo vnetljiv. Pri zgorevanju nastajata ogljikov in žveplov dioksid:
- CS2 + 3 O2 → CO2 + 2 SO2
Reakcije z nukleofili
urediCS2 je v primerjavi z izoelektronskim ogljikovim dioksidom šibkejši elektrofil. Medtem ko so reakcije nukleofilov s CO2 zelo reverzibilne in so obstojni samo produkti z zelo močnimi nukleofili, so reakcije s CS2 termodinamično bolj ugodne in dopuščajo tvorbo produktov z manj reaktivnimi nukleofili.[13] V reakcijah z amini, na primer, nastajajo ditiokarbamati:
- 2 R2NH + CS2 → [R2NH2+][R2NCS2−]
Na podoben način iz ksantatov nastajajo alkoksidi:
- RONa + CS2 → [Na+]2[ROCS2−]
Reakcija je osnova za pridobivanje regenerirane celuloze, ki je glavna sestavina viskoze, rajona in celofana. Ksantati in sorodni tioksantati (produkti obdelave CS2 s tiolati) se uporabljajo kot flotacijski agensi v procesiranju mineralov.
V reakciji ogljikovega disulfida z natrijevim sulfidom nastane tritiokarbonat:
- Na2S + CS2 → [Na+]2[CS32−]
Ogljikov disulfid nerad hidrolizira. Hidrolizo katalizira encim ogljikov disulfd hidrolaza.
Redukcija
urediZ redukcijo ogljikovega disulfida z natrijem nastaneta natrijev 1,3-ditiol-2-tion-4,5-ditiolat in natrijev tritiokarbonat:[14]
- 4 Na + 4 CS2 → Na2C3S5 + Na2CS3
Kloriranje
urediKloriranje ogljikovega disulfida je eden od načinov za proizvodnjo ogljikovega tetraklorida:[9]
- CS2 + 3 Cl2 → CCl4 + S2Cl2
Reakcija poteka preko vmesnega produkta tiofosgena (CSCl2).
Kompleksne spojine
urediCS2 je ligand za veliko kovinskih kompleksov. Tvori pi komplekse, na primer CpCo(η2-CS2)(PMe3).[15]
Polimerizacija
urediCS2 s fotolizo ali pod visokim tlakom polimerizira v netopno snov, ki se po njenem odkritelju Percyju Williamsu Bridgmanu imenuje "Bridgmanovo črno".[16] Hrbtenico polimera delno tvori linearni tritiokarbonat (-S-C(S)-S-), ki je polprevodnik.[17]
Raba
uredi75% proizvedenega ogljikovega disulfida se porabi v proizvodnji viskoznega rejona in celofana.[18]
Ogljikov disulfid je cenjena surovina za sintezo ogljikovega tetraklorida. Razen tega se na široko uporablja za sintetiziranje organskih žveplovih spojin, kot so metam natrij, ksantati in ditiokarbamati, ki se uporabljajo v ekstraktivni metalurgiji in industriji gume.
Nišna raba
urediOgljikov disulfid se uporablja za zaplinjanje zrašno tesnih skladišč in drugih prostorov, dvigal za žito, živinskih vagonov, šlepov in mlinov za žito.[19] Uporablja se tudi kot insekticid za zaplinjenje žita in rastlinjakov, konzerviranje sadja in dezinfekcijo zemlje, okužene z insekti in glistami.[20]
Vpliv na zdravje
urediOgljikov disulfid se povezuje tako z akutnimi kot kroničnimi oblikami zastrupitev z različnimi simptomi.[21] Tipična najvišja dopustna koncentracija CS2 je 30 mg/m3, 10 ppm. Med mogoče simptome zastrupitve, vendar ne samo te, spadajo šumenje v ušesih ali odrevenelost, izguba apetita, zamegljen vid, krči, mišična oslabelost, bolečina, nevrofiziološke okvare, priapizem, erektilna disfunkcija, psihoza, keratitis in smrt zaradi odpovedi dihal.[22][23]
Poklicna izpostavljenost ogljikovemu disulfidu je povezana s srčno-žilnimi boleznimi, zlasti možgansko kapjo.[24]
Zgodovina
urediLeta 1796 je nemški kemik Wilhelm August Lampadius (1772–1842) prvi pripravil ogljikov disulfid s segrevanjem pirita (FeS2)z vlažnim lesnim ogljem. Produkt je imenoval "tekoče žveplo" (flüssig Schwefel).[25]
Sestavo ogljikovega disulfida sta leta 1813 določila švedski kemik Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) in švicarsko-britanski kemik Alexander Marcet (1770–1822).[26]
Sklici
uredi- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 »Properties of substance: carbon disulfide«. chemister.ru.
- ↑ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Van Nostrand.
- ↑ 3,0 3,1 Carbon disulfide. V Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (ur.). NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg (MD), http://webbook.nist.gov. Pridobljeno 27. maja 2014.
- ↑ Sigma-Aldrich Co., Carbon disulfide. Pridobljeno 27. maja 2014.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Sigma-Aldrich Co., Carbon disulfide. Retrieved on 2014-05-27.
- ↑ 6,0 6,1 NIOSH Pocket Guide to Chemical.
- ↑ 7,0 7,1 Napaka pri navajanju: Neveljavna oznaka
<ref>
; sklici, poimenovaniPGCH
, ne vsebujejo besedila (glej stran pomoči). - ↑ 8,0 8,1 »Carbon disulfide«. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ↑ 9,0 9,1 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ur.), Inorganic Chemistry. San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ "Carbon Disulfide report from IHS Chemical". Pridobljeno 15. junija 2013.
- ↑ "Carbon Disulfide". Akzo Nobel.
- ↑ Park, Tae-Jin; Banerjee, Sarbajit; Hemraj-Benny, Tirandai; Wong, Stanislaus S. (2006). "Purification strategies and purity visualization techniques for single-walled carbon nanotubes". Journal of Materials Chemistry. 16 (2): 141–154. doi:10.1039/b510858f.S2CID 581451.
- ↑ Li, Zhen; Mayer, Robert J.; Ofial, Armin R.; Mayr, Herbert (27. april 2020). "From Carbodiimides to Carbon Dioxide: Quantification of the Electrophilic Reactivities of Heteroallenes". Journal of the American Chemical Society. 142 (18): 8383–8402. doi: 10.1021/jacs.0c01960. PMID 32338511.
- ↑ "4,5-Dibenzoyl-1,3-dithiole-1-thione". Org. Synth. 73: 270. 1996. doi:10.15227/orgsyn.073.0270.
- ↑ Werner, Helmut (1982). "Novel Coordination Compounds formed from CS2 and Heteroallenes". Coordination Chemistry Reviews. 43: 165–185. doi:10.1016/S0010-8545(00)82095-0.
- ↑ Bridgman, P.W. (1941). "Explorations toward the limit of utilizable pressures". Journal of Applied Physics. 12 (6): 461–469. doi: 10.1063/1.1712926.
- ↑ Ochiai, Bungo; Endo, Takeshi (2005). "Carbon dioxide and carbon disulfide as resources for functional polymers". Progress in Polymer Science. 30 (2): 183–215.doi:10.1016/j.progpolymsci.2005.01.005.
- ↑ Lay, Manchiu D.S.; Sauerhoff, Mitchell W.; Saunders, Donald R. "Carbon Disulfide". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2000. doi: 10.1002/14356007.a05_185.
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ Worthing, Charles R.; Hance, Raymond J. (1991). The Pesticide Manual, A World Compendium (9th ed.). British Crop Protection Council. ISBN 9780948404429.
- ↑ "ATSDR - Public Health Statement: Carbon Disulfide".www.atsdr.cdc.gov. Pridobljeno 17. januarja 2020.
- ↑ Lay, Manchiu D. S.; Sauerhoff, Mitchell W.; Saunders, Donald R.; "Carbon Disulfide", in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2000 doi: 10.1002/14356007.a05_185.
- ↑ St. Clair, Kassia (2018). The Golden Thread: How Fabric Changed History. London: John Murray. str. 213–215. ISBN 978-1-4736-5903-2. OCLC 1057250632.
- ↑ "Occupational health and safety – chemical exposure".www.sbu.se. Swedish Agency for Health Technology Assessment and Assessment of Social Services (SBU). Arhivirano iz izvirnika 6. junija 2017. Pridobljeno 7. junija 2017.
- ↑ Lampadius (1796). "Etwas über flüssigen Schwefel, und Schwefel-Leberluft". Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelährtheit 2: 136–137.
- ↑ Berzelius, J.; Marcet, Alexander (1813). "Experiments on the alcohol of sulphur, or sulphuret of carbon". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 103: 171–199. doi:10.1098/rstl.1813.0026. S2CID 94745906.