Le disulfure de carbone - Carbon disulfide

Le disulfure de carbone
Le disulfure de carbone
Carbone-disulfure-3D-vdW.png
Noms
Nom IUPAC
Méthanedithione
Autres noms
Bisulfure de carbone
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA 100.000.767 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
KEGG
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
Numéro ONU 1131
  • InChI=1S/CS2/c2-1-3 ChèqueOui
    Clé : QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • InChI=1/CS2/c2-1-3
    Clé : QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYAS
  • S=C=S
Propriétés
C S 2
Masse molaire 76,13  g·mol -1
Apparence Liquide incolore
Impur : jaune clair
Odeur Chloroforme (pur)
Foul (commercial)
Densité 1,539 g/cm 3 (−186°C)
1,2927 g/cm 3 (0 °C)
1,266 g/cm 3 (25 °C)
Point de fusion −111,61 °C (−168,90 °F; 161,54 K)
Point d'ébullition 46,24 °C (115,23 °F; 319,39 K)
2,58 g/L (0 °C)
2,39 g/L (10 °C)
2,17 g/L (20 °C)
0,14 g/L (50 °C)
Solubilité Soluble dans l' alcool , l' éther , le benzène , l' huile , CHCl 3 , CCl 4
Solubilité dans l'acide formique 4,66g/100g
Solubilité dans le diméthylsulfoxyde 45 g/100 g (20,3 °C)
La pression de vapeur 48,1 kPa (25 °C)
82,4 kPa (40 °C)
−42,2.10 −6 cm 3 /mol
1.627
Viscosité 0,436 cP (0 °C)
0,363 cP (20 °C)
Structure
Linéaire
0D (20 °C)
Thermochimie
75,73 J/(mol·K)
151 J/(mol·K)
Std enthalpie de
formation
f H 298 )
88,7 kJ/mol
64,4 kJ/mol
Std enthalpie de
combustion
c H 298 )
1687,2 kJ/mol
Dangers
Fiche de données de sécurité Voir : page de données
Pictogrammes SGH GHS02 : InflammableGHS06 : ToxiqueGHS08 : Danger pour la santé
Mention d'avertissement SGH Danger
H225 , H315 , H319 , H361 , H372
P210 , P281 , P305+351+338 , P314
ICSC 0022
Risque d' inhalation Irritant; toxique
Danger pour les yeux Irritant
Risque cutané Irritant
NFPA 704 (diamant de feu)
3
4
0
point de rupture −43 °C (−45 °F; 230 K)
102 °C (216 °F; 375 K)
Limites d'explosivité 1,3 à 50 %
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
DL 50 ( dose médiane )
3188 mg/kg (rat, orale)
>1670 ppm (rat, 1 h)
15500 ppm (rat, 1 h)
3000 ppm (rat, 4 h)
3500 ppm (rat, 4 h)
7911 ppm (rat, 2 h)
3165 ppm (souris, 2 h)
LC Lo (le plus bas publié )
4000 ppm (humain, 30 min)
NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) :
PEL (Autorisé)
TWA 20 ppm C 30 ppm 100 ppm (pic maximum de 30 minutes)
REL (recommandé)
TWA 1 ppm (3 mg/m 3 ) ST 10 ppm (30 mg/m 3 ) [peau]
IDLH (Danger immédiat)
500 ppm
Composés apparentés
Composés apparentés
Dioxyde de carbone
Sulfure de carbonyle Diséléniure
de carbone
Page de données supplémentaires
Indice de réfraction ( n ),
Constante diélectriquer ), etc.

Données thermodynamiques
Comportement des phases
solide-liquide-gaz
UV , IR , RMN , MS
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

Le disulfure de carbone , également écrit comme le sulfure de carbone , est un neurotoxique incolore volatil liquide avec la formule CS 2 . Le composé est fréquemment utilisé comme élément constitutif de la chimie organique ainsi que comme solvant industriel et chimique non polaire . Il a une odeur « de type éther », mais les échantillons commerciaux sont généralement contaminés par des impuretés nauséabondes.

Occurrence, fabrication, propriétés

De petites quantités de sulfure de carbone sont libérées par les éruptions volcaniques et les marais . Le CS 2 était autrefois fabriqué en combinant du carbone (ou du coke ) et du soufre à haute température.

C + 2S → CS 2

Une réaction à plus basse température, ne nécessitant que 600 °C, utilise le gaz naturel comme source de carbone en présence de catalyseurs de gel de silice ou d' alumine :

2 CH 4 + S 8 → 2 CS 2 + 4 H 2 S

La réaction est analogue à la combustion du méthane.

La production/consommation mondiale de disulfure de carbone est d'environ un million de tonnes, la Chine en consommant 49 %, suivie de l'Inde 13 %, principalement pour la production de fibre de rayonne. La production des États-Unis en 2007 était de 56 000 tonnes.

Solvant

Le disulfure de carbone est un solvant pour le phosphore , le soufre, le sélénium , le brome , l' iode , les graisses , les résines , le caoutchouc et l' asphalte . Il a été utilisé dans la purification de nanotubes de carbone monoparoi.

Réactions

Le CS 2 est hautement inflammable. Sa combustion fournit du dioxyde de soufre selon cette stoechiométrie idéale :

CS 2 + 3  O 2 → CO 2 + 2  SO 2

Avec des nucléophiles

Comparé au dioxyde de carbone isoélectronique , le CS 2 est un électrophile plus faible . Alors que, cependant, les réactions des nucléophiles avec le CO 2 sont hautement réversibles et que les produits ne sont isolés qu'avec des nucléophiles très forts, les réactions avec le CS 2 sont thermodynamiquement plus favorisées permettant la formation de produits avec des nucléophiles moins réactifs. Par exemple, les amines donnent des dithiocarbamates :

2  R 2 NH + CS 2 → [R 2 NH 2 + ][R 2 NCS 2 ]

Les xanthates se forment de la même manière à partir des alcoxydes :

RONa + CS 2 → [Na + ][ROCS 2 ]

Cette réaction est à la base de la fabrication de la cellulose régénérée , principal ingrédient de la viscose , de la rayonne et de la cellophane . Les xanthates et les thioxanthates apparentés (dérivés du traitement du CS 2 avec des thiolates de sodium ) sont utilisés comme agents de flottation dans le traitement des minéraux.

Le sulfure de sodium donne le trithiocarbonate :

Na 2 S + CS 2 → [Na + ] 2 [CS 3 2− ]

Le disulfure de carbone ne s'hydrolyse pas facilement, bien que le processus soit catalysé par une enzyme hydrolase de disulfure de carbone .

Réduction

La réduction du sulfure de carbone avec du sodium donne le 1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolate de sodium avec le trithiocarbonate de sodium :

4  Na + 4  CS 2 → Na 2 C 3 S 5 + Na 2 CS 3

Chloration

La chloration du CS 2 fournit une voie au tétrachlorure de carbone :

CS 2 + 3 Cl 2 → CCl 4 + S 2 Cl 2

Cette conversion se fait par l' intermédiaire du thiophosgène , CSCl 2 .

chimie de coordination

CS 2 est un ligand pour de nombreux complexes métalliques, formant des complexes pi. Un exemple est Cp Co ( η 2 -CS 2 ) (P Me 3 ).

Polymérisation

Le CS 2 polymérise par photolyse ou sous haute pression pour donner un matériau insoluble appelé car-sul ou "Bridgman's black", du nom du découvreur du polymère, Percy Williams Bridgman . Les liaisons trithiocarbonate (-SC(S)-S-) constituent, en partie, le squelette du polymère, qui est un semi - conducteur .

Les usages

Les principales utilisations industrielles du disulfure de carbone, consommant 75 % de la production annuelle, sont la fabrication de rayonne viscose et de film cellophane .

C'est également un intermédiaire apprécié dans la synthèse chimique du tétrachlorure de carbone . Il est largement utilisé dans la synthèse de composés organosulfurés tels que le métam-sodium , les xanthates et les dithiocarbamates , qui sont utilisés dans la métallurgie extractive et la chimie du caoutchouc.

Utilisations de niche

Ad disulfure de carbone insecticide de la question de 1896 L'American Elevator et du Commerce Grain Magazine

Il peut être utilisé dans la fumigation d'entrepôts de stockage hermétiques, de stockages plats hermétiques, de silos, d'élévateurs à grains, de wagons couverts, de cales de navires, de barges et de moulins à céréales. Le disulfure de carbone est également utilisé comme insecticide pour la fumigation des céréales, du matériel de pépinière, dans la conservation des fruits frais et comme désinfectant du sol contre les insectes et les nématodes .

Effets sur la santé

Le disulfure de carbone a été associé à des formes d'intoxication aiguës et chroniques, avec un large éventail de symptômes.

Des concentrations de 500 à 3000 mg/m3 provoquent une intoxication aiguë et subaiguë, provoquant un ensemble de symptômes principalement neurologiques et psychiatriques, appelés encéphalopathie sulfocarbonique . Les symptômes comprennent une psychose aiguë ( délire maniaque , hallucinations ), des idées paranoïaques , une perte d'appétit, des troubles gastro-intestinaux et sexuels, une polynévrite, une myopathie et des changements d'humeur (y compris l'irritabilité et la colère). Les effets observés à des concentrations plus faibles comprennent des problèmes neurologiques ( encéphalopathie , troubles psychomoteurs et psychologiques, polynévrite , anomalies de la conduction nerveuse), des problèmes de vision (yeux brûlants, réactions lumineuses anormales, augmentation de la pression ophtalmique), des problèmes cardiaques (augmentation des décès par maladie cardiaque, angine de poitrine, , hypertension artérielle ) et problèmes de reproduction (augmentation des fausses couches, spermatozoïdes immobiles ou déformés ) et diminution de la réponse immunitaire.

L'exposition professionnelle au sulfure de carbone est également associée aux maladies cardiovasculaires , en particulier aux accidents vasculaires cérébraux .

En 2000, l'OMS estimait que les effets nocifs sur la santé étaient peu probables à des niveaux inférieurs à 100 μg/m 3 , et l'a fixé comme niveau de référence. Le sulfure de carbone peut être senti à des niveaux supérieurs à 200 g/m 3 , et l'OMS a recommandé une directive sensorielle inférieure à 20 g/m 3 . Il est bien établi que l'exposition au sulfure de carbone est nocive pour la santé à des concentrations égales ou supérieures à 30 mg/m 3 . Des modifications de la fonction du système nerveux central ont été observées à des concentrations de 20 à 25 mg/m 3 . Il existe également des rapports faisant état d'effets nocifs sur la santé à 10 mg/m 3 , pour des expositions de 10 à 15 ans, mais le manque de bonnes données sur les niveaux d'exposition passés rend incertaine l'association de ces effets nocifs avec des concentrations de 10 mg/m 3 . La concentration mesurée de 10 mg/m 3 peut être équivalente à une concentration dans l'environnement général de 1 mg/m 3 .

Sources environnementales

Les usines de rayonne sont la principale source de disulfure de carbone dans l'environnement. La plupart des émissions mondiales de disulfure de carbone proviennent de la production de rayonne, à partir de 2008. D'autres sources incluent la production de cellophane , de tétrachlorure de carbone , de noir de carbone et de récupération de soufre. La production de disulfure de carbone émet également du disulfure de carbone.

En 2004, environ 250 g de sulfure de carbone sont émis par kilogramme de rayonne produite. Environ 30 g de sulfure de carbone sont émis par kilogramme de noir de carbone produit. Environ 0,341 g de sulfure de carbone est émis par kilogramme de soufre récupéré.

Le Japon a réduit les émissions de disulfure de carbone par kilogramme de rayonne produit, mais dans d'autres pays producteurs de rayonne, dont la Chine, les émissions sont supposées être incontrôlées (sur la base d'une modélisation mondiale et de mesures de concentration à grande échelle dans l'air libre). La production de rayonne est stable ou en baisse, sauf en Chine, où elle augmente, à partir de 2004. La production de noir de carbone au Japon et en Corée utilise des incinérateurs pour détruire environ 99 % du disulfure de carbone qui serait autrement émis. Lorsqu'elles sont utilisées comme solvant, les émissions japonaises représentent environ 40 % du disulfure de carbone utilisé ; ailleurs, la moyenne est d'environ 80 %.

La plupart des productions de rayonne utilisent du sulfure de carbone. Une exception est la rayonne fabriquée à l'aide du procédé lyocell , qui utilise un solvant différent; à partir de 2018, le procédé lyocell n'est pas largement utilisé, car il est plus cher que le procédé viscose. La rayonne cupro n'utilise pas non plus de sulfure de carbone.

Exposition historique et actuelle

Les travailleurs industriels travaillant avec du disulfure de carbone sont à haut risque. Les émissions peuvent également nuire à la santé des personnes vivant à proximité des usines de rayonne.

Les préoccupations concernant l'exposition au disulfure de carbone ont une longue histoire. Vers 1900, le disulfure de carbone est devenu largement utilisé dans la production de caoutchouc vulcanisé . La psychose produite par des expositions élevées était immédiatement apparente (elle a été rapportée avec 6 mois d'exposition). Une usine de caoutchouc tristement célèbre a mis des barreaux à ses fenêtres pour que les travailleurs ne sautent pas à la mort. Son utilisation aux États-Unis comme poison de terrier plus lourd que l'air pour le spermophile de Richardson a également conduit à des rapports de psychose. Aucune étude médicale systématique sur le problème n'a été publiée et les connaissances n'ont pas été transférées à l'industrie de la rayonne.

La première grande étude épidémiologique sur les travailleurs de la rayonne a été réalisée aux États-Unis à la fin des années 1930 et a révélé des effets assez graves chez 30 % des travailleurs. Des données sur les risques accrus de crises cardiaques et d'accidents vasculaires cérébraux ont été publiées dans les années 1960. Courtaulds , un important fabricant de rayonne, a travaillé dur pour empêcher la publication de ces données au Royaume-Uni. Les concentrations moyennes dans les usines de rayonne échantillonnées ont été réduites d'environ 250 mg/m3 en 1955-1965 à environ 20-30 mg/m3 dans les années 1980 (chiffres américains seulement ?). La production de rayonne s'est depuis largement déplacée vers les pays en développement, en particulier la Chine, l'Indonésie et l'Inde.

Les taux d'invalidité dans les usines modernes sont inconnus, à partir de 2016. Les fabricants actuels utilisant le processus de viscose ne fournissent aucune information sur les dommages causés à leurs travailleurs.

Histoire

En 1796, le chimiste allemand Wilhelm August Lampadius (1772-1842) a d'abord préparé du sulfure de carbone en chauffant de la pyrite avec du charbon de bois humide. Il l'appelait "soufre liquide" ( flüssig Schwefel ). La composition du sulfure de carbone a finalement été déterminée en 1813 par l'équipe du chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) et du chimiste suisse-britannique Alexander Marcet (1770-1822). Leur analyse était cohérente avec une formule empirique de CS 2 .

Voir également

Les références

Liens externes