Сероуглерод

Сероуглерод(сульфид углерода IV) CS₂ — соединение серы с углеродом.

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
Термические свойства
Температура
• плавления	−111.6 °C
• кипения	46 °C
• разложения	300 °C
• вспышки	−22 ± 1 ℉
• самовоспламенения	90 °C
Пределы взрываемости	1,3 ± 0,1 об.%
Энтальпия
• образования	89,41 (ж) кДж/моль
Давление пара	297 ± 1 мм рт.ст.
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

СвойстваПравить

Чистый сероуглерод представляет собой бесцветную жидкость с приятным «эфирным» запахом. Технический продукт, полученный сульфидированием угля, имеет неприятный «редечный» запах. 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.. Горит сероуглерод голубоватым низкотемпературным пламенем, которое даже бумагу не обугливает, в результате горения выделяется диоксид углерода и диоксид серы.

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {CS_{2}+3O_{2}\rightarrow CO_{2}\uparrow +2SO_{2}\uparrow }}$ 

Подобно диоксиду углерода, CS₂ является кислотным ангидридом и при взаимодействии с некоторыми сульфидами может образовывать соли тиоугольной кислоты (Н₂СS₃). При реакции с щелочами образуются соли дитиоугольной 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:

$\mathsf{P}\mathsf{y}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{t}\mathsf{\text{-}}\mathsf{B}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{K}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{P}\mathsf{y}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}\mathsf{H}\mathsf{\text{=}}\mathsf{C}\mathsf{(}{\mathsf{S}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}{\mathsf{K}}^{\mathsf{+}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{t}\mathsf{\text{-}}\mathsf{B}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{H}$${\mathsf {PyCOCH_{3}+CS_{2}+2t{\text{-}}BuOK\rightarrow PyCOCH{\text{=}}C(S^{-}K^{+})_{2}+2t{\text{-}}BuOH}}$ 

$\mathsf{P}\mathsf{y}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}\mathsf{H}\mathsf{\text{=}}\mathsf{C}\mathsf{(}{\mathsf{S}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}{\mathsf{K}}^{\mathsf{+}}\mathsf{)}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{M}\mathsf{e}\mathsf{I}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{P}\mathsf{y}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}\mathsf{H}\mathsf{\text{=}}\mathsf{C}\mathsf{(}\mathsf{S}\mathsf{M}\mathsf{e}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{I}$${\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:

 

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

$\mathsf{2}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{[}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{+}}\mathsf{]}\mathsf{[}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{]}$${\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:

$\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{[}\mathsf{N}{\mathsf{a}}^{\mathsf{+}}\mathsf{]}\mathsf{[}\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{]}$${\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:

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {CS_{2}+3SO_{3}\rightarrow COS+4SO_{2}\uparrow }}$ 

С оксидом хлора(I) образует фосген:

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {CS_{2}+3Cl_{2}O\rightarrow COCl_{2}\uparrow +2SOCl_{2}}}$ 

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

$\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{5}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{S}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2CS_{2}+5Cl_{2}\rightarrow 2CCl_{3}SCl+S_{2}Cl_{2}}}$ 

$\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{S}\mathsf{C}\mathsf{l}\underset{}{\overset{\mathsf{[}\mathsf{H}\mathsf{]}}{\to }}\mathsf{C}\mathsf{S}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {CCl_{3}SCl{\xrightarrow[{}]{[H]}}CSCl_{2}+2HCl\uparrow }}$ 

Избытком хлора сероуглерод хлорируется до четырёххлористого углерода:

$\mathsf{C}\mathsf{S}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {CSCl_{2}+2Cl_{2}\rightarrow CCl_{4}+S_{2}Cl_{2}}}$ 

Фторирование сероуглерода фторидом серебра в ацетонитриле ведет к образованию трифторметилтиолята серебра, эта реакция имеет препаративное значение

${\text{CS}}_2^{}+3\text{AgF}\stackrel{CH3CN}{\to }{\text{CF}}_3^{}\text{SAg}+{\text{Ag}}_2^{}\text{S}$${\ce {CS2 + 3 AgF ->[CH3CN] CF3SAg + Ag2S}}$ 

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

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {CS_{2}+2H_{2}O\rightarrow CO_{2}\uparrow +2H_{2}S\uparrow }}$ 

ПолучениеПравить

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

$\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{S}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\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.

ПрименениеПравить

Хорошо растворяет жиры, масла, смолы, каучук, используют как экстрагент; 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 действиеПравить

 

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.

Первая помощь и лечениеПравить

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.

ЛитератураПравить

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