Ogljikov disulfid

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Ogljikov disulfid
Carbon disulfide
Carbon-disulfide-3D-vdW.png
IUPAC-ime Metandition
Druga imena Ogljikov bisulfid
Identifikatorji
Številka CAS 75-15-0
PubChem 6348
EINECS število 200-843-6
UN število 1131
KEGG C19033
ChEBI 23012
RTECS število FF6650000
SMILES
InChI
ChemSpider 6108
Lastnosti
Molekulska formula CS2
Molska masa 76,14 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, 162 K, -169 °F

Vrelišče

46,24 °C, 319 K, 115 °F

Topnost (voda) • 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
Standardna tvorbena
entalpija
ΔfHo298
88,.7 kJ/mol[1]
Standardna sežigna
entalpija
ΔcHo298
1687,2 kJ/mol[3]
Standardna molarna
entropija
So298
151 J/(mol·K)[1]
Specifična toplota, C 75,73 J/(mol·K)[1]
Nevarnosti
Inhalacija (nevarnost) dražilno, strupeno
Oko nevarnost dražilno
Koža (nevarnost) dražilno
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
3
0
 
Meje eksplozivnosti
1,3–50%[5]
Dovoljena stopnja
izpostavljenosti
(PEL)
TWA 20 ppm C 30 ppm 100 ppm (30-minutni maksimalni pik)[5]
LD50 3188 mg/kg (podgana, oralno)
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

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.

Nahajališča, pridobivanje, lastnosti[uredi | uredi kodo]

Majhne 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:[6]

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.[7]

Topilo[uredi | uredi kodo]

Ogljikov disulfid je topilo za fosfor, žveplo, selen, brom, jod, masti, smole, gumo in asfalt.[8] V preteklosti se je uporabljal za čiščenje enostenskih ogljikovih nanocevk.[9]

Reakcije[uredi | uredi kodo]

CS2 je zelo vnetljiv. Pri zgorevanju nastajata ogljikov in žveplov dioksid:

CS2 + 3 O2 → CO2 + 2 SO2

Reakcije z nukleofili[uredi | uredi kodo]

CS2 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.[10] 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[uredi | uredi kodo]

Z redukcijo ogljikovega disulfida z natrijem nastaneta natrijev 1,3-ditiol-2-tion-4,5-ditiolat in natrijev tritiokarbonat:[11]

4 Na + 4 CS2 → Na2C3S5 + Na2CS3

Kloriranje[uredi | uredi kodo]

Kloriranje ogljikovega disulfida je eden od načinov za proizvodnjo ogljikovega tetraklorida:[6]

CS2 + 3 Cl2 → CCl4 + S2Cl2

Reakcija poteka preko vmesnega produkta tiofosgena (CSCl2).

Kompleksne spojine[uredi | uredi kodo]

CS2 je ligand za veliko kovinskih kompleksov. Tvori pi komplekse, na primer CpCo(η2-CS2)(PMe3).[12]

Polimerizacija[uredi | uredi kodo]

CS2 s fotolizo ali pod visokim tlakom polimerizira v netopno snov, ki se po njenem odkritelju Percyju Williamsu Bridgmanu imenuje "Bridgmanovo črno".[13] Hrbtenico polimera delno tvori linearni tritiokarbonat (-S-C(S)-S-), ki je polprevodnik.[14]

Raba[uredi | uredi kodo]

75% proizvedenega ogljikovega disulfida se porabi v proizvodnji viskoznega rejona in celofana.[15]

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[uredi | uredi kodo]

Ogljikov disulfid se uporablja za zaplinjanje zrašno tesnih skladišč in drugih prostorov, dvigal za žito, živinskih vagonov, šlepov in mlinov za žito.[16] Uporablja se tudi kot insekticid za zaplinjenje žita in rastlinjakov, konzerviranje sadja in dezinfekcijo zemlje, okužene z insekti in glistami.[17]

Vpliv na zdravje[uredi | uredi kodo]

Ogljikov disulfid se povezuje tako z akutnimi kot kroničnimi oblikami zastrupitev z različnimi simptomi.[18] 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.[19][20]

Poklicna izpostavljenost ogljikovemu disulfidu je povezana s srčno-žilnimi boleznimi, zlasti možgansko kapjo.[21]

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Leta 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).[22]

Sestavo ogljikovega disulfida sta leta 1813 določila švedski kemik Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) in švicarsko-britanski kemik Alexander Marcet (1770–1822).[23]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 "Properties of substance: carbon disulfide". chemister.ru.
  2. Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Van Nostrand.
  3. 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.
  4. Sigma-Aldrich Co., Carbon disulfide. Pridobljeno 27. maja 2014.
  5. 5,0 5,1 NIOSH Pocket Guide to Chemical.
  6. 6,0 6,1 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ur.), Inorganic Chemistry. San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5.
  7. "Carbon Disulfide report from IHS Chemical". Pridobljeno 15. junija 2013.
  8. "Carbon Disulfide". Akzo Nobel.
  9. 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.
  10. 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.
  11. "4,5-Dibenzoyl-1,3-dithiole-1-thione". Org. Synth. 73: 270. 1996. doi:10.15227/orgsyn.073.0270.
  12. 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.
  13. Bridgman, P.W. (1941). "Explorations toward the limit of utilizable pressures". Journal of Applied Physics. 12 (6): 461–469. doi: 10.1063/1.1712926.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  17. Worthing, Charles R.; Hance, Raymond J. (1991). The Pesticide Manual, A World Compendium (9th ed.). British Crop Protection Council. ISBN 9780948404429.
  18. "ATSDR - Public Health Statement: Carbon Disulfide".www.atsdr.cdc.gov. Pridobljeno 17. januarja 2020.
  19. 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.
  20. 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.
  21. "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.
  22. Lampadius (1796). "Etwas über flüssigen Schwefel, und Schwefel-Leberluft". Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelährtheit 2: 136–137.
  23. 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.