Сероуглерод

Сульфи́д углеро́да(IV) (сероуглеро́д) — химическое вещество, соединение серы с углеродом. Высший сульфид углерода с формулой ${\displaystyle {\ce {CS2}}}$.

Сероуглерод
Общие
Систематическое наименование	Сульфид углерода​(IV)​
Традиционные названия	Сероуглерод
Хим. формула	${\displaystyle {\ce {CS2}}}$
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

Физические свойства

Чистый сероуглерод представляет собой бесцветную жидкость с приятным «эфирным» запахом. Технический продукт, полученный сульфидированием угля, имеет неприятный запах редьки.

Молекула ${\displaystyle {\ce {CS2}}}$ линейна, длина связи С—S = 0,15529 нм.

Энергия диссоциации 1149 кДж/моль.

Сероуглерод токсичен, весьма огнеопасен, его диапазон взрываемости от 1,33 до 50 % по объёму, считается самым широким; при использовании соединения обязательно наличие газоанализатора сероуглерода.

Химические свойства

Горит на воздухе голубоватым пламенем, с образованием диоксида углерода и диоксида 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 тиоугольной кислоты (${\displaystyle {\ce {H2CS3}}}$) — например, тиокарбонат калия или тиокарбонат натрия.

При реакции со щелочами также образуются соли тиоугольной кислоты и продукты их диспропорционирования.

Однако сероуглерод, в отличие от диоксида углерода, проявляет бо́льшую 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^[3]:

${\displaystyle {\ce {PyCOCH3{}+ CS2{}+ 2 t-BuOK ->}}}$

${\displaystyle {\ce {-> PyCOCH=C(S^{-}K^+)2 + 2t-BuOH}}}$,

${\displaystyle {\ce {PyCOCH=C(S^{-}K^+) + 2 MeI ->}}}$

${\displaystyle {\ce {-> PyCOCH=C(SMe)2 + 2 KI}}}$.

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

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

${\displaystyle {\ce {2 R2NH + CS2 -> [R2NH2^+][R2NCS2^{-}]}}}$.

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:

${\displaystyle {\ce {RONa + CS2 -> [Na^+][ROCS_2^{-}]}}}$.

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

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

${\displaystyle {\ce {CS2 + 3 SO3 -> COS + 4 SO2 ^}}}$.

С оксидом хлора(I) образует фосген:

${\displaystyle {\ce {CS2 + 3 Cl2O -> COCl2 ^ + 2 SOCl2}}}$.

Хлорируется в присутствии катализаторов до перхлорметилмеркаптана ${\displaystyle {\ce {CCl3SCl}}}$^[5], использующегося в синтезе тиофосгена ${\displaystyle {\ce {CSCl2}}}$:

${\displaystyle {\ce {2 CS2 + 5 Cl2 -> 2 CCl3SCl + S2Cl2}}}$,

${\displaystyle {\ce {CCl3SCl ->[{\ce {H}}] CSCl2 + 2 HCl ^}}}$.

Избытком хлора сероуглерод хлорируется до четырёххлористого углерода:

${\displaystyle {\ce {CSCl2 + 2 Cl2 -> CCl4 + S2Cl2}}}$.

Фторирование сероуглерода фторидом серебра(I) в ацетонитриле ведет к образованию трифторметилтиолята серебра, эта реакция имеет препаративное значение^[6]:

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

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

${\displaystyle {\ce {CS2 + 2 H2O -> CO2 ^ + 2 H2S ^}}}$.

Получение

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

${\displaystyle {\ce {CH4 + 4 S -> CS2 + 2 H2S ^}}}$.

Также сероуглерод можно получить взаимодействием древесного угля и паров серы 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)^[7][8].

При среднесменной ПДКрз 3 мг/м³ и максимально разовой 10 мг/м³, порог восприятия запаха сероуглерода может достигать 98 мг/м³^[9]. 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^[10].

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.