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
Термические свойства
Температура
• плавления	−111.6 °C
• кипения	46 °C
• разложения	300 °C
• самовоспламенения	90 °C
Энтальпия
• образования	89,41 (ж) кДж/моль
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
SMILES	S=C=S
RTECS	FF6650000
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.

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

Свойства

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, огнеопасен, имеет самый широкий диапазон концентрационных пределов взрываемости.

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }$

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:

$\mathsf{P}\mathsf{y}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{t}\text{-}\mathsf{B}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{K}\mathsf{\to }\mathsf{P}\mathsf{y}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}\mathsf{H}\text{=}\mathsf{C}\mathsf{(}{\mathsf{S}}^{\mathsf{-}}{\mathsf{K}}^{\mathsf{+}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{t}\text{-}\mathsf{B}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{H}$

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

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:

$\mathsf{2}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{[}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}{H}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{+}}\mathsf{]}\mathsf{[}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{C}{S}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{-}}\mathsf{]}$

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:

$\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{[}\mathsf{N}{\mathsf{a}}^{\mathsf{+}}\mathsf{]}\mathsf{[}\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{C}{S}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{-}}\mathsf{]}$

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

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

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{S}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }$

С оксидом хлора(I) образует фосген:

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{S}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$

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

$\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{5}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{S}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$

$\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{S}\mathsf{C}\mathsf{l}\underset{}{\overset{[H]}{\to }}\mathsf{C}\mathsf{S}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{\uparrow }$

Избытком хлора сероуглерод хлорируется до четырёххлористого углерода:

$\mathsf{C}\mathsf{S}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$

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

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

$\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\to }\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{\uparrow }$

Получение

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

$\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{S}\mathsf{\to }\mathsf{C}{\mathsf{S}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{\uparrow }$

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

Применение

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 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.

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.

Литература

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