Дисульфид углерода: свойства, применение и токсичность

Введение

1=Нейротоксическое соединение с формулой S=C=S

Это бесцветная, легковоспламеняющаяся, нейротоксичная жидкость, используемая в качестве строительного блока в органическом синтезе. Чистый дисульфид углерода имеет приятный, эфирный или хлороформный запах, но коммерческие образцы обычно желтоватые и, как правило, содержат неприятно пахнущие примеси.

История

В 1796 году немецкий химик Вильгельм Август Лампадиус (1772–1842) впервые получил дисульфид углерода, нагревая пирит влажным древесным углем. Он назвал его «жидкой серой» (flüssig Schwefel). Состав дисульфида углерода был окончательно установлен в 1813 году группой шведского химика Йёнса Якоба Берцелиуса (1779–1848) и швейцарского химика, работавшего в Великобритании, Александра Марсета (1770–1822). Их анализ соответствовал эмпирической формуле CS2.

Растворитель

Дисульфид углерода является растворителем для фосфора, серы, селена, брома, йода, жиров, смол, каучука и асфальта.

Инопланетянин

В марте 2024 года космический телескоп Джеймса Уэбба, вероятно, зафиксировал следы CS2 в атмосфере умеренного мини-Нептуна TOI 270 d.

Полимеризация

CS2 полимеризуется при фотолизе или под высоким давлением, образуя нерастворимый материал, называемый кар-суль или "чёрный Бриджмана" – в честь первооткрывателя полимера, Перси Уильямса Бриджмана. Тритиокарбонатные (S C(S) S) связи частично формируют основу полимера, который является полупроводником.

Применение

Основными промышленными применениями дисульфида углерода, потребляющими 75% годового производства, являются производство вискозного волокна и целлофановой пленки. Дисульфид углерода также используется как инсектицид для фумигации зерна, саженцев, для сохранения свежих фруктов, а также как почвенный дезинфектант против насекомых и нематод. Он также может быть использован в реакции "лающей собаки".

Влияние на здоровье

Дисульфид углерода связан как с острыми, так и с хроническими формами отравления, проявляющимися разнообразными симптомами. Концентрации 500–3000 мг/м³ вызывают острое и подострое отравление. Это включает в себя ряд преимущественно неврологических и психиатрических симптомов, известных как сульфокарбонатная энцефалопатия. Симптомы включают острый психоз (маниакальный делирий, галлюцинации), параноидальные идеи, потерю аппетита, расстройства желудочно-кишечного тракта и сексуальные дисфункции, полиневрит, миопатию и изменения настроения (включая раздражительность и гнев). Эффекты, наблюдаемые при более низких концентрациях, включают неврологические проблемы (энцефалопатия, психомоторные и психологические нарушения, полиневрит, аномалии нервной проводимости), проблемы со слухом, нарушения зрения (ощущение жжения в глазах, аномальные реакции на свет, повышенное внутриглазное давление), сердечные проблемы (увеличение смертности от сердечных заболеваний, стенокардия, повышенное кровяное давление), репродуктивные проблемы (увеличение числа выкидышей, неподвижность или деформация сперматозоидов) и снижение иммунного ответа. Профессиональное воздействие дисульфида углерода также связано с сердечно-сосудистыми заболеваниями, в частности, с инсультом. В 2000 году ВОЗ полагала, что риск для здоровья маловероятен при уровнях ниже 100 мкг/м³ и установила этот показатель в качестве ориентировочного. Дисульфид углерода можно почувствовать при уровнях выше 200 мкг/м³, и ВОЗ рекомендовала сенсорный ориентир ниже 20 мкг/м³. Воздействие дисульфида углерода достоверно вредно для здоровья в концентрациях 30 мг/м³ и выше. Изменения в функции центральной нервной системы наблюдались при концентрациях 20–25 мг/м³. Также имеются сообщения о вреде для здоровья при концентрации 10 мг/м³ при воздействии в течение 10–15 лет, однако отсутствие надежных данных об уровнях воздействия в прошлом делает связь этих последствий с концентрациями 10 мг/м³ неопределенной. Измеренная концентрация 10 мг/м³ может соответствовать концентрации в окружающей среде в 1 мг/м³. Дисульфид углерода используется в производстве технического углерода и регенерации серы. Производство дисульфида углерода также сопровождается выбросами сероводорода. Производство технического углерода в Японии и Корее использует установки для сжигания, чтобы уничтожить около 99% дисульфида углерода, который в противном случае был бы выброшен в атмосферу. Исключением является вискозный раён, производимый по процессу лиоцелл, который использует другой растворитель; на момент lc=yes процесс лиоцелл не получил широкого распространения из-за его более высокой стоимости по сравнению с вискозным процессом. Купраммониевый раён также не использует дисульфид углерода.

Carbon disulfide has been linked to both acute and chronic forms of poisoning, with a diverse range of symptoms. Concentrations of 500–3000 mg/m3 cause acute and subacute poisoning. These include a set of mostly neurological and psychiatric symptoms, called encephalopathia sulfocarbonica. Symptoms include acute psychosis (manic delirium, hallucinations), paranoic ideas, loss of appetite, gastrointestinal and sexual disorders, polyneuritis, myopathy, and mood changes (including irritability and anger). Effects observed at lower concentrations include neurological problems (encephalopathy, psychomotor and psychological disturbances, polyneuritis, abnormalities in nerve conduction), hearing problems, vision problems (burning eyes, abnormal light reactions, increased ophthalmic pressure), heart problems (increased deaths for heart disease, angina pectoris, high blood pressure), reproductive problems (increased miscarriages, immobile or deformed sperm), and decreased immune response. Occupational exposure to carbon disulfide is also associated with cardiovascular disease, particularly stroke. In 2000, the WHO believed that health harms were unlikely at levels below 100 μg/m3, and set this as a guideline level. Carbon disulfide can be smelled at levels above 200 μg/m3, and the WHO recommended a sensory guideline of below 20 μg/m3. Exposure to carbon disulfide is well established to be harmful to health in concentrations at or above 30 mg/m3. Changes in the function of the central nervous system have been observed at concentrations of 20–25 mg/m3. There are also reports of harms to health at 10 mg/m3, for exposures of 10–15 years, but the lack of good data on past exposure levels make the association of these harms with concentrations of 10 mg/m3 findings uncertain. The measured concentration of 10 mg/m3 may be equivalent to a concentration in the general environment of 1 mg/m3. carbon black, and sulfur recovery. Carbon disulfide production also emits hydrogen sulfide. Carbon black production in Japan and Korea uses incinerators to destroy about 99% of the carbon disulfide that would otherwise be emitted. One exception is rayon made using the lyocell process, which uses a different solvent; as of lc=yes the lyocell process is not widely used, because it is more expensive than the viscose process. Cuprammonium rayon also does not use carbon disulfide.

Историческая и текущая экспозиция

Промышленные рабочие, работающие с дисульфидом углерода, подвергаются высокому риску. Выбросы также могут нанести вред здоровью людей, проживающих вблизи производств вискозы. Около 1900 года дисульфид углерода стал широко применяться в производстве вулканизированной резины. Психоз, вызванный длительным воздействием высоких концентраций, проявлялся незамедлительно (о случаях сообщалось уже через 6 месяцев воздействия). Современные производители, использующие вискозный процесс, не предоставляют никакой информации о вреде для здоровья своих работников.