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.

Ogljikov disulfid

Imena
IUPAC ime Metandition
Druga imena Ogljikov bisulfid
Identifikatorji
Številka CAS	75-15-0
3D model (JSmol)	Interaktivna slika
ChEBI	CHEBI:23012
ChemSpider	6108
ECHA InfoCard	100.000.767
EC število	200-843-6
KEGG	C19033
PubChem CID	6348
RTECS število	FF6650000
UNII	S54S8B99E8
UN število	1131
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID6023947
InChI InChI=1S/CS2/c2-1-3 Key: QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N InChI=1/CS2/c2-1-3 Key: QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYAS
SMILES C(=S)=S
Lastnosti
Kemijska formula	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)
Topnost v vodi	• 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 So298	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
GHS stavki za nevarnost	H225, H315, H319, H361, H372[5]
GHS stavki za previdnost	P210, P281, P305+351+338, P314[5] ICSC 0022
Inhalacija (nevarnost)	dražilno, strupeno
Oko nevarnost	dražilno
Koža (nevarnost)	dražilno
NFPA 704 (diamant ognja)	4 3 0
Plamenišče	−43 °C (−45 °F; 230 K)[1]
Temperatura samovžiga	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)[7]
LCLo (spodnja meja odmerka)	4000 ppm (človek, 30 min)[7]
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][8]
IDLH (Takojšnja nevarnost)	500 ppm[8]
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

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:^[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

Ogljikov 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

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

CS₂ + 3 O₂ → CO₂ + 2 SO₂

Reakcije z nukleofili

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.^[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

Z 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

Kloriranje 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

CS₂ je ligand za veliko kovinskih kompleksov. Tvori pi komplekse, na primer CpCo(η²-CS₂)(PMe₃).^[15]

Polimerizacija

CS₂ 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

75% 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

Ogljikov 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

Ogljikov 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

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).^[25]

Sestavo ogljikovega disulfida sta leta 1813 določila švedski kemik Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) in švicarsko-britanski kemik Alexander Marcet (1770–1822).^[26]