Сероуглерод - Carbon disulfide

Сероуглерод
Сероуглерод
Дисульфид углерода-3D-vdW.png
Имена
Название ИЮПАК
Метанедитион
Другие имена
Сероуглерод
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.767 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
КЕГГ
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 1131
  • InChI = 1S / CS2 / c2-1-3 проверитьY
    Ключ: QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • ИнЧИ = 1 / CS2 / c2-1-3
    Ключ: QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYAS
  • S = C = S
Характеристики
C S 2
Молярная масса 76,13  г · моль -1
Появление Бесцветная жидкость
нечистая: светло-желтая
Запах Хлороформ (чистый)
Фол (коммерческий)
Плотность 1,539 г / см 3 (-186 ° C)
1,2927 г / см 3 (0 ° C)
1,266 г / см 3 (25 ° C)
Температура плавления -111,61 ° С (-168,90 ° F, 161,54 К)
Точка кипения 46,24 ° С (115,23 ° F, 319,39 К)
2,58 г / л (0 ° C)
2,39 г / л (10 ° C)
2,17 г / л (20 ° C)
0,14 г / л (50 ° C)
Растворимость Растворим в спирте , эфире , бензоле , масле , CHCl 3 , CCl 4
Растворимость в муравьиной кислоте 4,66 г / 100 г
Растворимость в диметилсульфоксиде 45 г / 100 г (20,3 ° С)
Давление газа 48,1 кПа (25 ° C)
82,4 кПа (40 ° C)
−42,2 · 10 −6 см 3 / моль
1,627
Вязкость 0,436 сП (0 ° C)
0,363 сП (20 ° C)
Состав
Линейный
0 Д (20 ° С)
Термохимия
75,73 Дж / (моль · К)
151 Дж / (моль · К)
88,7 кДж / моль
64,4 кДж / моль
1687,2 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасности См .: страницу данных
Пиктограммы GHS GHS02: ЛегковоспламеняющийсяGHS06: ТоксичноGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHS Опасность
H225 , H315 , H319 , H361 , H372
P210 , P281 , P305 + 351 + 338 , P314
ICSC 0022
Опасность при вдыхании Раздражает; ядовитый
Опасность для глаз Раздражающий
Опасность для кожи Раздражающий
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
4
0
точка возгорания -43 ° С (-45 ° F, 230 К)
102 ° С (216 ° F, 375 К)
Пределы взрываемости 1,3–50%
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
3188 мг / кг (крыса, перорально)
> 1670 частей на миллион (крыса, 1 час)
15500 частей на миллион (крыса, 1 час)
3000 частей на миллион (крыса, 4 часа)
3500 частей на миллион (крыса, 4 часа)
7911 частей на миллион (крыса, 2 часа)
3165 частей на миллион (мышь, 2 часа)
4000 частей на миллион (человек, 30 мин)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 20 ppm C 30 ppm 100 ppm (максимум 30 минут)
REL (рекомендуется)
TWA 1 ppm (3 мг / м 3 ) ST 10 ppm (30 мг / м 3 ) [кожа]
IDLH (Непосредственная опасность)
500 частей на миллион
Родственные соединения
Родственные соединения
Двуокись углерода
Сульфид
углерода Диселенид углерода
Страница дополнительных данных
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемостьr ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Сероуглерод , также обозначаемый как сероуглерод , представляет собой нейротоксичную бесцветную летучую жидкость с формулой CS 2 . Соединение часто используются в качестве строительного блока в области органической химии , а также в промышленном и химическом неполярном растворителе . Он имеет запах, напоминающий эфир , но коммерческие образцы обычно загрязнены примесями с неприятным запахом.

Возникновение, производство, свойства

Небольшие количества сероуглерода выделяются извержениями вулканов и болотами . Когда-то CS 2 производился путем сочетания углерода (или кокса ) и серы при высоких температурах.

C + 2S → CS 2

При более низкотемпературной реакции, требующей всего 600 ° C, в качестве источника углерода используется природный газ в присутствии катализаторов на основе силикагеля или оксида алюминия :

2 СН 4 + S 8 → 2 CS 2 + 4 H 2 S

Реакция аналогична горению метана.

Мировое производство / потребление сероуглерода составляет примерно один миллион тонн, при этом Китай потребляет 49%, за ним следует Индия с 13%, в основном это касается производства вискозного волокна. Производство в США в 2007 году составило 56 000 тонн.

Растворитель

Дисульфид углерода является растворителем фосфора , серы, селена , брома , йода , жиров , смол , каучука и асфальта . Он был использован для очистки однослойных углеродных нанотрубок.

Реакции

CS 2 легко воспламеняется. Его сгорание дает диоксид серы в соответствии с этой идеальной стехиометрией:

CS 2 + 3  O 2 → CO 2 + 2  SO 2

С нуклеофилами

По сравнению с изоэлектронным диоксидом углерода CS 2 является более слабым электрофилом . Однако в то время как реакции нуклеофилов с CO 2 очень обратимы и продукты выделяются только с очень сильными нуклеофилами, реакции с CS 2 термодинамически более предпочтительны, позволяя образовывать продукты с менее реакционноспособными нуклеофилами. Например, амины дают дитиокарбаматы :

2  R 2 NH + CS 2 → [R 2 NH 2 + ] [R 2 NCS 2 - ]

Ксантаты образуются из алкоксидов аналогичным образом :

RONa + CS 2 → [Na + ] [ROCS 2 - ]

Эта реакция лежит в основе производства регенерированной целлюлозы , основного ингредиента вискозы , вискозы и целлофана . Как ксантогенаты, так и родственные тиоксантаты (полученные в результате обработки CS 2 тиолатами натрия ) используются в качестве флотационных агентов при переработке полезных ископаемых.

Сульфид натрия дает тритиокарбонат :

Na 2 S + CS 2 → [Na + ] 2 [CS 3 2– ]

Дисульфид углерода не гидролизуется легко, хотя процесс катализируется ферментом дисульфид-гидролазой .

Снижение

Восстановление сероуглерода натрием дает 1,3-дитиол-2-тион-4,5- дитиолат натрия вместе с тритиокарбонатом натрия :

4  Na + 4  CS 2 → Na 2 C 3 S 5 + Na 2 CS 3

Хлорирование

Хлорирование CS 2 приводит к образованию четыреххлористого углерода :

CS 2 + 3 Cl 2 → CCl 4 + S 2 Cl 2

Это превращение происходит через тиофосген , CSCl 2 .

Координационная химия

CS 2 является лигандом для многих комплексов металлов, образующих пи-комплексы. Одним из примеров является Cp Co ( η 2 -CS 2 ) (P Me 3 ).

Полимеризация

CS 2 полимеризуется при фотолизе или под высоким давлением, давая нерастворимый материал, называемый кар-сульф или «черный Бриджмена», названный в честь первооткрывателя полимера Перси Уильямса Бриджмена . Тритиокарбонатные (-SC (S) -S-) связи частично составляют основу полимера, который является полупроводником .

Использует

Основное промышленное использование сероуглерода, на которое приходится 75% годового производства, - это производство вискозного волокна и целлофановой пленки.

Это также ценный промежуточный продукт в химическом синтезе четыреххлористого углерода . Он широко используется в синтезе сероорганических соединений, таких как метамнатрий , ксантаты и дитиокарбаматы , которые используются в добывающей металлургии и химии каучука.

Ниша использует

Сероуглерод инсектицид объявление из 1896 года вопроса о The American Elevator и Grain Trade журнале

Его можно использовать для фумигации герметичных складских помещений, герметичных плоских хранилищ, бункеров, элеваторов, железнодорожных вагонов, судовых трюмов, барж и зерновых мельниц. Сульфид углерода также используется в качестве инсектицида для фумигации зерна, питомников, для консервирования свежих фруктов и в качестве дезинфицирующего средства для почвы от насекомых и нематод .

Воздействие на здоровье

Сероуглерод был связан как с острыми, так и с хроническими формами отравлений с разнообразным спектром симптомов.

Концентрации 500-3000 мг / м3 вызывают острое и подострое отравление, вызывая набор в основном неврологических и психиатрических симптомов, называемых энцефалопатией сульфокарбонической . 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 зрением (жжение в глазах, аномальные световые реакции, повышение офтальмологического давления), проблемы с сердцем (повышенная смертность от сердечных заболеваний, стенокардии. , высокое кровяное давление ) и репродуктивные проблемы (учащение выкидышей, неподвижная или деформированная сперма) и снижение иммунного ответа.

Воздействие сероуглерода на рабочем месте также связано с сердечно-сосудистыми заболеваниями , особенно с инсультом .

В 2000 году ВОЗ считала, что вред для здоровья маловероятен при уровнях ниже 100 мкг / м 3 , и установила это в качестве ориентировочного уровня. Сульфид углерода может ощущаться при уровне запаха выше 200 мкг / м 3 , и ВОЗ рекомендовала сенсорную норму ниже 20 мкг / м 3 . Установлено, что воздействие сероуглерода вредно для здоровья в концентрациях 30 мг / м 3 и выше. При концентрациях 20-25 мг / м 3 наблюдались изменения функции центральной нервной системы . Имеются также сообщения о вреде для здоровья при концентрации 10 мг / м 3 при воздействии в течение 10–15 лет, но отсутствие достоверных данных об уровнях воздействия в прошлом делает сомнительной связь этого вреда с результатами концентраций 10 мг / м 3 . Измеренная концентрация 10 мг / м 3 может быть эквивалентна концентрации в общей окружающей среде 1 мг / м 3 .

Источники окружающей среды

Основным источником сероуглерода в окружающей среде являются вискозные фабрики. Большинство глобальных выбросы сероуглерода происходят из производства вискозы, по состоянию на 2008. Других источников включают в себя производство целлофана , четыреххлористый углерод , технический углерод и восстановление серы. При производстве сероуглерода также выделяется сероуглерод.

По состоянию на 2004 год около 250 г дисульфида углерода выбрасывается на килограмм произведенного вискозы. На килограмм произведенной сажи выделяется около 30 г дисульфида углерода. На килограмм извлеченной серы выделяется около 0,341 г дисульфида углерода.

Япония снизила выбросы сероуглерода на килограмм произведенного вискоза, но в других странах-производителях района, включая Китай, выбросы считаются неконтролируемыми (на основе глобального моделирования и крупномасштабных измерений концентрации в свободном воздухе). Производство вискозы является стабильным или снижается, за исключением Китая, где оно увеличивается по состоянию на 2004 год. При производстве технического углерода в Японии и Корее используются мусоросжигательные печи для уничтожения около 99% сероуглерода, который в противном случае выбрасывался бы. При использовании в качестве растворителя выбросы в Японии составляют около 40% используемого сероуглерода; в других странах средний показатель составляет около 80%.

В большинстве вискозных производств используется сульфид углерода. Единственным исключением является искусственный шелк, изготовленный с использованием процесса лиоцелл , в котором используется другой растворитель; по состоянию на 2018 год лиоцелл не получил широкого распространения, потому что он дороже, чем вискозный процесс. Вискозный медь также не использует сероуглерод.

Историческое и текущее воздействие

Промышленные рабочие, работающие с сероуглеродом, подвергаются высокому риску. Выбросы также могут нанести вред здоровью людей, живущих рядом с районными предприятиями.

Опасения по поводу воздействия сероуглерода имеют давнюю историю. Примерно в 1900 году сероуглерод стал широко использоваться в производстве вулканизированной резины . Психоз, вызванный сильным воздействием, был очевиден сразу (о нем сообщалось при 6-месячном воздействии). Одна печально известная резиновая фабрика установила решетки на окнах, чтобы рабочие не выскочили насмерть. Его использование в США в качестве яда для нор тяжелее воздуха для суслика Ричардсона также привело к сообщениям о психозах. Систематического медицинского исследования по этому вопросу не публиковалось, а знания не передавались в районную промышленность.

Первое крупное эпидемиологическое исследование районных рабочих было проведено в США в конце 1930-х годов и обнаружило довольно серьезные последствия у 30% рабочих. Данные о повышенном риске сердечных приступов и инсультов появились в 1960-х годах. Courtaulds , крупный производитель искусственного шелка, приложил все усилия, чтобы предотвратить публикацию этих данных в Великобритании. Средние концентрации на отобранных вискозных заводах снизились с примерно 250 мг / м3 в 1955-1965 годах до примерно 20-30 мг / м3 в 1980-х годах (только данные США?). С тех пор производство вискозы переместилось в развивающиеся страны, особенно в Китай, Индонезию и Индию.

Уровни инвалидности на современных заводах по состоянию на 2016 год неизвестны. Текущие производители, использующие процесс вискозы, не предоставляют никакой информации о вреде для своих рабочих.

История

В 1796 году немецкий химик Вильгельм Август Лампадиус (1772–1842) впервые получил сероуглерод путем нагревания пирита с влажным древесным углем. Он назвал это «жидкой серой» ( flüssig Schwefel ). Состав сероуглерода был окончательно определен в 1813 году группой шведского химика Йенса Якоба Берцелиуса (1779–1848) и швейцарско-британского химика Александра Марсе (1770–1822). Их анализ соответствовал эмпирической формуле CS 2 .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки