二硫化碳
編輯二硫化碳(也拼寫為二硫化碳)是一種具有神經毒性、無色、易揮發的液體,分子式為 CS2,結構為 S=C=S。 該化合物經常用作有機化學的組成部分以及工業和化學非極性溶劑。 它具有類似乙醚的氣味,但商業樣品通常會被難聞的雜質污染。 其毒性與一氧化碳相當。
歷史
編輯1796年,德國化學家Wilhelm August Lampadius(1772-1842)首先用濕木炭加熱黃鐵礦制得二硫化碳。 他稱其為液態硫磺 (flüssig Schwefel)。 二硫化碳的成分最終于 1813 年由瑞典化學家 J?ns Jacob Berzelius(1779-1848)和瑞士-英國化學家 Alexander Marcet(1770-1822)的團隊確定。 他們的分析與 CS2 的經驗公式一致。
發生、制造、性質
編輯火山噴發和沼澤釋放出少量二硫化碳。 CS2 曾經是通過在 800–1000 °C 下結合碳(或焦炭)和硫來制造的。
C + 2S → CS2
僅需要 600 °C 的低溫反應在硅膠或氧化鋁催化劑存在下利用天然氣作為碳源:
2 CH4 + S8 → 2 CS2 + 4 H2S
該反應類似于甲烷的燃燒。
全球二硫化碳的生產/消費量約為 100 萬噸,其中中國消費了 49%,其次是印度,占 13%,主要用于生產人造絲纖維。 美國 2007 年的產量為 56,000 噸。
溶劑
二硫化碳是磷、硫、硒、溴、碘、脂肪、樹脂、橡膠和瀝青的溶劑。 已用于單壁碳納米管的提純。
反應
編輯CS2 高度易燃。 根據這個理想的化學計量,它的燃燒會產生二氧化硫:
CS2 + 3 O2 → CO2 + 2 SO2
帶有親核試劑
與等電子二氧化碳相比,CS2 是一種較弱的親電試劑。 然而,雖然親核試劑與 CO2 的反應是高度可逆的,并且只有非常強的親核試劑才能分離產物,但與 CS2 的反應在熱力學上更有利,允許形成具有較低親核試劑反應性的產物。 例如,胺提供二硫代氨基甲酸酯:
2 R2NH + CS2 → [R2NH2+][R2NCS2?]
黃原酸酯類似地由醇鹽形成:
RONa + CS2 → [Na+][ROCS2?]
該反應是制造再生纖維素的基礎,再生纖維素是粘膠、人造絲和玻璃紙的主要成分。 黃原酸鹽和相關的硫黃原酸鹽(衍生自用硫醇鈉處理 CS2)在礦物加工中用作浮選劑。
硫化鈉提供三硫代碳酸鹽:
Na2S + CS2 → [Na+]2[CS32?]
二硫化碳不易水解,盡管該過程是由二硫化碳水解酶催化的。
減少
用鈉還原二硫化碳得到 1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolate 鈉和三硫代碳酸鈉:
4 Na + 4 CS2 → Na2C3S5 + Na2CS3
氯化
CS2 的氯化提供了一條生成四氯化碳的途徑:
CS2 + 3 Cl2 → CCl4 + S2Cl2
這種轉化通過硫光氣 CSCl2 的中介作用進行。
配位化學
CS2是許多金屬絡合物的配體,形成π絡合物。 一個例子是 CpCo(η2-CS2)(PMe3)。
聚合
編輯CS2 在光解或高壓下聚合,產生一種不溶性物質,稱為 car-sul 或布里奇曼黑,以聚合物的發現者珀西·威廉姆斯·布里奇曼 (Percy Williams Bridgman) 命名。 三硫代碳酸酯 (-S-C(S)-S-) 連接部分構成聚合物的主鏈,它是一種半導體。
使用
編輯二硫化碳的主要工業用途是制造粘膠人造絲和玻璃紙薄膜,占年產量的 75%。
也是化學合成四氯化碳的重要中間體。 它廣泛用于合成黃原酸鹽等有機硫化合物,后者用于泡沫浮選,一種從礦石中提取金屬的方法。 二硫化碳也是二硫代氨基甲酸鹽的前體,二硫代氨基甲酸鹽用作藥物(例如密坦鈉)和橡膠化學。
利基用途
可用于密閉貯藏庫、密閉平倉、料倉、糧倉、鐵路貨車、船塢、駁船、磨糧機的熏蒸。 二硫化碳也用作殺蟲劑,用于谷物、苗木的熏蒸,新鮮水果的保鮮和土壤消毒劑,用于防治昆蟲和線蟲。
健康影響
編輯二硫化碳與急性和慢性中毒有關,具有多種癥狀。
500–3000 mg/m3 的濃度會導致急性和亞急性中毒。 這些包括一組主要是神經和精神癥狀,稱為腦病sulfocarbonica。
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