Сероуглерод

Сероуглерод
Общие
Систематическое наименование	Сульфид углерода​(IV)​
Традиционные названия	Сероуглерод
Хим. формула	CS2
Физические свойства
Состояние	бесцветная жидкость
Молярная масса	76.1 г/моль
Плотность	1.26 г/см³
Энергия ионизации	10,08 ± 0,01 эВ[1] и 10,07 эВ[2]
Термические свойства
Температура
• плавления	−111.6 °C
• кипения	46 °C
• разложения	300 °C
• вспышки	−22 ± 1 ℉[1]
• самовоспламенения	90 °C
Пределы взрываемости	1,3 ± 0,1 об.%[1]
Энтальпия
• образования	89,41 (ж) кДж/моль
Давление пара	297 ± 1 мм рт.ст.[1]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	(при 20 °C) 0.29 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1.6295
Структура
Кристаллическая структура	линейная
Дипольный момент	0 Д
Классификация
Рег. номер CAS	75-15-0
PubChem	6348
Рег. номер EINECS	200-843-6
SMILES	S=C=S
InChI	InChI=1S/CS2/c2-1-3 QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	FF6650000
ChEBI	23012
Номер ООН	1131
ChemSpider	6108
Безопасность
ЛД50	3188 мг/кг
Пиктограммы ECB
NFPA 704	4 3 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Сульфид углерода(IV) (сероуглерод) — химическое вещество, соединение серы с углеродом. Высший сульфид углерода с формулой CS₂.

Свойства

Чистый сероуглерод представляет собой бесцветную жидкость с приятным «эфирным» запахом. Технический продукт, полученный сульфидированием угля, имеет неприятный запах редьки. Молекула CS₂ линейна, длина связи С—S = 0,15529 нм; энергия диссоциации 1149 кДж/моль.

Сероуглерод токсичен, весьма огнеопасен, его диапазон между верхним и нижним пределом взрываемости — от 1,33 до 50 % по объёму, считается самым широким; при использовании соединения обязательно наличие газоанализатора сероуглерода[3]. Горит сероуглерод голубоватым пламенем, в результате горения выделяется диоксид углерода и диоксид серы.

${\displaystyle {\ce {CS2 + 3O2 -> CO2 + 2SO2}}}$

Подобно диоксиду углерода, CS₂ является кислотным ангидридом (тиоангидридом) и при взаимодействии с некоторыми сульфидами может образовывать соли несуществующей (формальной) тиоугольной кислоты (Н₂СS₃) — например, тиокарбонат калия или тиокарбонат натрия. При реакции с щелочами также образуются соли тиоугольной кислоты и продукты их диспропорционирования.

Однако сероуглерод, в отличие от диоксида углерода, проявляет большую реакционную способность по отношению к нуклеофилам и легче восстанавливается.

Так, сероуглерод способен реагировать с C-нуклеофилами, его взаимодействие с фенолятами активированных метиларилкетонов идет с образованием бис-тиолятов арилвинилкетонов, которые могут быть проалкилированы до бис-алкилтиоарилвинилкетонов; эта реакция имеет препаративное значение[4]:

${\displaystyle {\mathsf {PyCOCH_{3}+CS_{2}+2t{\text{-}}BuOK\rightarrow PyCOCH{\text{=}}C(S^{-}K^{+})_{2}+2t{\text{-}}BuOH}}}$

${\displaystyle {\mathsf {PyCOCH{\text{=}}C(S^{-}K^{+})+2MeI\rightarrow PyCOCH{\text{=}}C(SMe)_{2}+2KI}}}$

При взаимодействии с натрием в диметилформамиде сероуглерод образует 1,3-дитиол-2-тион-4,5-дитиолят натрия, использующийся в качестве предшественника в синтезе тетратиафульваленов[5]:

При взаимодействии с первичными или вторичными аминами в щелочной среде образуются соли дитиокарбаматы:

${\displaystyle {\mathsf {2R_{2}NH+CS_{2}\rightarrow [R_{2}NH_{2}^{+}][R_{2}NCS_{2}^{-}]}}}$

Для растворимых дитиокарбаматов характерно образование комплексов с металлами, что используется в аналитической химии. Они также имеют большое промышленное значение в качестве катализаторов вулканизации каучука.

Со спиртовыми растворами щелочей образует ксантогенаты:

${\displaystyle {\mathsf {RONa+CS_{2}\rightarrow [Na^{+}][ROCS_{2}^{-}]}}}$

Такими сильными окислителями, как, например, перманганат калия, сероуглерод разлагается с выделением серы.

С оксидом серы(VI) сероуглерод взаимодействует с образованием сульфоксида углерода:

${\displaystyle {\mathsf {CS_{2}+3SO_{3}\rightarrow COS+4SO_{2}\uparrow }}}$

С оксидом хлора(I) образует фосген:

${\displaystyle {\mathsf {CS_{2}+3Cl_{2}O\rightarrow COCl_{2}\uparrow +2SOCl_{2}}}}$

Сероуглерод хлорируется в присутствии катализаторов до перхлорметилмеркаптана CCl₃SCl[6], использующегося в синтезе тиофосгена CSCl₂:

${\displaystyle {\mathsf {2CS_{2}+5Cl_{2}\rightarrow 2CCl_{3}SCl+S_{2}Cl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CCl_{3}SCl{\xrightarrow[{}]{[H]}}CSCl_{2}+2HCl\uparrow }}}$

Избытком хлора сероуглерод хлорируется до четырёххлористого углерода:

${\displaystyle {\mathsf {CSCl_{2}+2Cl_{2}\rightarrow CCl_{4}+S_{2}Cl_{2}}}}$

Фторирование сероуглерода фторидом серебра(I) в ацетонитриле ведет к образованию трифторметилтиолята серебра, эта реакция имеет препаративное значение[7]

${\displaystyle {\ce {CS2 + 3 AgF ->[CH3CN] CF3SAg + Ag2S}}}$

При температурах выше 150 °C протекает гидролиз сероуглерода по реакции:

${\displaystyle {\mathsf {CS_{2}+2H_{2}O\rightarrow CO_{2}\uparrow +2H_{2}S\uparrow }}}$

Получение

В промышленности получают по реакции метана с парами серы в присутствии силикагеля при 500—700 °C в камере из хромоникелевой стали:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+4S\rightarrow CS_{2}+2H_{2}S\uparrow }}}$

Также сероуглерод можно получить взаимодействием древесного угля и паров S при 750—1000 °C.

Применение

Хорошо растворяет жиры, масла, смолы, каучук. Сероуглерод используется как экстрагент; также он растворяет серу, фосфор, иод, нитрат серебра.

Большая часть (80 %) производимого сероуглерода идёт в производство вискозы — сырья в производстве вискозного волокна («искусственного шелка»). Его применяют для получения различных химических веществ (ксантогенатов, четырёххлористого углерода, роданидов).

Токсическое действие

Сероуглерод ядовит. Полулетальная доза при поступлении внутрь составляет 3188 мг/кг. Высокотоксичная концентрация в воздухе — свыше 10 мг/л. Оказывает местное раздражающее, резорбтивное действия. Обладает психотропными, нейротоксическими свойствами, которые связаны с его наркотическим воздействием на центральную нервную систему.

При отравлении возникают головная боль, головокружение, судороги, потеря сознания. Бессознательное состояние может сменяться психическим и двигательным возбуждением. Могут наблюдаться рецидивы судорог с потерей сознания, угнетение дыхания. При приёме внутрь наступают тошнота, рвота, боли в животе. При контакте с кожей наблюдаются гиперемия и химические ожоги.

Ототоксичен (может ухудшать слух)[8][9].

При среднесменной ПДКрз 3 мг/м³ и максимально разовой 10 мг/м³, порог восприятия запаха сероуглерода может достигать 98 мг/м³[10]. Соответственно, замена противогазных фильтров у СИЗОД по ощущению появления запаха в маске (как это советуют поставщики респираторов) приведёт к тому, что хотя бы часть работников будет менять фильтры запоздало. Необходимо использовать современные безопасные способы[11].

Первая помощь и лечение

Прежде всего необходимо удалить пострадавшего из поражённой зоны. При попадании сероуглерода внутрь необходимо выполнить промывание желудка с использованием зонда, форсированный диурез, ингаляцию кислорода. Обычно проводят симптоматическую терапию. При судорогах вводят 10 мг диазепама внутривенно.

Примечания

1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0104.html
2. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
3. Кипер Руслан. [www.chemister.ru/Chemie/records.htm Рекорды веществ]  (рус.). Рекорды для неорганических веществ. www.chemister.ru (13 октября 2010). Дата обращения: 17 октября 2010. Архивировано 11 января 2012 года.
4. Kevin T. Potts et al. 2,2' : 6',2' -Terpyridine. Org. Synth. 1986, 64, 189 Архивная копия от 7 мая 2018 на Wayback Machine DOI: 10.15227/orgsyn.064.0189
5. Thomas K. Hansen et al. 4,5-Dibenzoyl-1,3-dithiole-1-thione. Org. Synth. 1996, 73, 270 Архивная копия от 7 мая 2018 на Wayback Machine DOI: 10.15227/orgsyn.073.0270
6. Губен И. Методы органической химии. Том 3 — М.: Химическая литература, 1935. — 676 c.
7. Jiansheng Zhu et al. Preparation of N-Trifluoromethylthiosaccharin: A Shelf-Stable Electrophilic Reagent for Trifluoromethylthiolation. Org. Synth. 2017, 94, 217—233 Архивная копия от 16 марта 2018 на Wayback Machine DOI: 10.15227/orgsyn.094.0217
8. Пьер Кампо, Кэти Маген, Стефан Габриэль, Анжела Мёллер, Эберхард Нис, Мария Долорес Соле Гомес и Эско Топпила. Ухудшение слуха при воздействии промышленного шума и химикатов. Обзор = Combined exposure to Noise and Ototoxic Substance (англ.) / Эусебио Риал Гонсалес и Джоанна Коск-Биенко (ред). — Люксембург: Европейское агентство по безопасности и гигиене труда, 2009. — 63 p. — ISBN 978-92-9191-276-612. — doi:10.2802/16028. Архивировано 9 декабря 2023 года. P. Campo, K. Maguin, S. Gabriel, A. Möller, E. Nies, M. Dolores, S. Gómez, E. Toppila. Combined Exposure to Noise and Ototoxic Substances (англ.) / E.R. González, J. Kosk-Bienko. — Luxembourg: European Agency for Safety and Health, 2009. — 62 p. — (Literature reviews). — ISBN 978-92-9191-276-6. — doi:10.2802/16028.
9. Ann-Christin Johnson and Thais C. Morata. 142. Occupational exposure to chemicals and hearing impairment (The Nordic Expert Group for Criteria Documentation of Health Risks from Chemicals) (англ.) / Kjell Torén ed. — Arbete och Hälsa, Vetenskaplig skriftserie 2010; 44 (4) ISSN 0346-7821. — Gothenburg, Sweden: University of Gothenburg, 2010. — 190 p. — (Arbete och Hälsa / Work and Health). — ISBN 978-91-85971-21-3. Архивировано 11 мая 2023 года. PDF Архивная копия от 24 мая 2023 на Wayback Machine
10. Kleinschmidt, E.-G. Untersuchungen zum Zusammenhang Zwischen Riechschwelle des Menschen für Einige Substanzen und Deren Chemischer Struktur (нем.) // Wissenschaftliche Zeitschrift der Wilhelm-Pieck-Universität Rostock. Naturwissenschaftliche Reihe : журнал. — Rostock, 1983. — Bd. 32. — H. 7. — S. 54-58. — ISSN 0863-1204.
11. Капцов В.А., Панкова В.Б. Режимы замены фильтров у респираторов, защищающих работников от воздействия промышленных газов (обзор) // Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Химическая технология. — Москва: ООО "Наука и технологии", 2023. — Июнь (т. 24, № 6). — С. 230-240. — ISSN 1684-5811. — doi:10.31044/1684-5811-2023-24-6-230-240.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.