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Articulo de referencia

disulfuro de carbono

Dithiocarbonic anhydride {{Cite web|title=Carbon disulfide chemistry |url=https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C75150&Mask=80:~:text=Dithiocarbonic%20Anhydride |access-date...

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El disulfuro de carbono (también escrito como disulfuro de carbono ) es un compuesto inorgánico con la fórmula química CS₂ y la estructura S=C=S . También se considera el anhídrido del ácido tiocarbónico . [ 9 ] Es un líquido incoloro, inflamable y neurotóxico que se utiliza como componente básico en la síntesis orgánica. El disulfuro de carbono puro tiene un olor agradable, similar al del éter o el cloroformo , pero las muestras comerciales suelen ser amarillentas y generalmente están contaminadas con impurezas malolientes. [ 10 ]

Historia

En 1796, el químico alemán Wilhelm August Lampadius (1772–1842) preparó por primera vez disulfuro de carbono calentando pirita con carbón vegetal húmedo. Lo llamó "azufre líquido" ( flüssig Schwefel ). [ 11 ] La composición del disulfuro de carbono fue finalmente determinada en 1813 por el equipo del químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779–1848) y el químico suizo-británico Alexander Marcet (1770–1822). [ 12 ] Su análisis fue consistente con una fórmula empírica de CS 2 . [ 13 ]

Ocurrencia, fabricación, propiedades

Pequeñas cantidades de disulfuro de carbono son liberadas por erupciones volcánicas y marismas . El CS₂ se fabricaba antiguamente combinando carbono (o coque ) y azufre a 800–1000  °C. [ 14 ]

C + 2S → CS 2

Una reacción a menor temperatura, que requiere solo 600  °C, utiliza gas natural como fuente de carbono en presencia de catalizadores de gel de sílice o alúmina : [ 10 ]

2 CH 4 + S 8 → 2 CS 2 + 4 H 2 S

La reacción es análoga a la combustión del metano .

La producción/consumo mundial de disulfuro de carbono es de aproximadamente un millón de toneladas, con China consumiendo el 49%, seguida de India con el 13%, principalmente para la producción de fibra de rayón. [ 15 ] La producción de Estados Unidos en 2007 fue de 56 000 toneladas. [ 16 ]

Solvente

El disulfuro de carbono puede disolver una variedad de sustancias químicas no polares , incluyendo fósforo , azufre, selenio , bromo , yodo , grasas , resinas , caucho y asfalto . [ 17 ]

Extraterrestre

En marzo de 2024, el telescopio espacial James Webb detectó posibles rastros de CS 2 en la atmósfera del mini-neptuno templado TOI-270 d . [ 18 ]

Reacciones

La combustión de CS₂ produce dióxido de azufre según esta estequiometría ideal:

CS 2 + 3  O 2 → CO 2 + 2  SO 2

Con nucleófilos

En comparación con el dióxido de carbono isoelectrónico , el CS₂ es un electrófilo más débil . Sin embargo, mientras que las reacciones de nucleófilos con CO₂ son altamente reversibles y los productos solo se aíslan con nucleófilos muy fuertes, las reacciones con CS₂ son termodinámicamente más favorables, lo que permite la formación de productos con nucleófilos menos reactivos. [ 19 ]

Por ejemplo, las aminas producen ditiocarbamatos : [ 20 ]

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

Los xantatos se forman de manera similar a partir de alcóxidos : [ 20 ]

RONa + CS 2 → [Na + ][ROCS 2 − ]

Esta reacción es la base de la fabricación de celulosa regenerada , el ingrediente principal de la viscosa , el rayón y el celofán . Tanto los xantatos como los tioxantatos relacionados (derivados del tratamiento de CS₂ con tiolatos de sodio ) se utilizan como agentes de flotación en el procesamiento de minerales.

Al ser tratado con sulfuro de sodio , el disulfuro de carbono produce tritiocarbonato : [ 20 ]

Na 2 S + CS 2 → [Na + ] 2 [CS 3 2− ]

El disulfuro de carbono no se hidroliza fácilmente, aunque el proceso está catalizado por una enzima .

Reducción

La reducción del disulfuro de carbono con sodio produce 1,3-ditiole-2-tiona-4,5-ditiolato de sodio junto con tritiocarbonato de sodio : [ 21 ]

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

Cloración

La cloración del CS 2 proporciona una ruta hacia el tetracloruro de carbono : [ 10 ]

CS 2 + 3 Cl 2 → CCl 4 + S 2 Cl 2

Esta conversión se lleva a cabo a través del tiofosgeno , CSCl 2 , como intermediario .

El dicloruro de disulfuro puede clorar nuevamente el disulfuro de carbono: [ 22 ]

CS 2 + 2 S 2 Cl 2 → CCl 4 + 6 S

Química de coordinación

El CS₂ es un ligando para muchos complejos metálicos, formando complejos pi. Un ejemplo es Cp₂Co ( η₂ - CS₂ ) ( P₅Me₃ ) . [ 23 ]

Polimerización

El CS₂ se polimeriza por fotólisis o bajo alta presión para dar un material insoluble llamado carsul o "negro de Bridgman", llamado así en honor al descubridor del polímero, Percy Williams Bridgman . [ 24 ] Los enlaces tritiocarbonato (-SC(S)-S-) constituyen, en parte, la cadena principal del polímero, que es un semiconductor . [ 25 ]

Usos

Los principales usos industriales del disulfuro de carbono, que consumieron el 75% de la producción anual en 2000, son la fabricación de rayón viscosa y película de celofán . [ 26 ]

También es un valioso intermediario en la síntesis química del tetracloruro de carbono . Se utiliza ampliamente en la síntesis de compuestos organosulfurados como los xantatos , que se emplean en la flotación por espuma , un método para extraer metales de sus minerales. El disulfuro de carbono es también un precursor de los ditiocarbamatos , que se utilizan como fármacos (por ejemplo, metam sodio ) y en la química del caucho .

Usos específicos

Anuncio del insecticida disulfuro de carbono de la edición de 1896 de la revista The American Elevator and Grain Trade.

Puede utilizarse en la fumigación de almacenes herméticos, depósitos planos herméticos, silos, elevadores de grano , vagones de ferrocarril , bodegas de barcos, barcazas y molinos de cereales. [ 27 ] El disulfuro de carbono también se utiliza como insecticida para la fumigación de granos, plantas de vivero, en la conservación de fruta fresca y como desinfectante de suelos contra insectos y nematodos . [ 28 ]

También se puede utilizar para la reacción de perro ladrador .

Efectos sobre la salud

El disulfuro de carbono se ha relacionado con formas agudas y crónicas de intoxicación , con una amplia gama de síntomas. [ 29 ]

Las concentraciones de 500–3000  mg/m³ causan intoxicación aguda y subaguda. Estas incluyen un conjunto de síntomas, principalmente neurológicos y psiquiátricos, denominados encefalopatía sulfocarbonica. Los síntomas incluyen psicosis aguda ( delirio maníaco , alucinaciones ), ideas paranoicas , pérdida de apetito, trastornos gastrointestinales y sexuales, polineuritis , miopatía y cambios de humor (incluyendo irritabilidad y enojo). Los efectos observados a concentraciones más bajas incluyen problemas neurológicos ( encefalopatía , trastornos psicomotores y psicológicos, polineuritis , anomalías en la conducción nerviosa), problemas de audición , problemas de visión (ardor en los ojos, reacciones anormales a la luz, aumento de la presión oftálmica ), problemas cardíacos (aumento de muertes por cardiopatía, angina de pecho , hipertensión arterial ), problemas reproductivos (aumento de abortos espontáneos , espermatozoides inmóviles o deformados ) y disminución de la respuesta inmunitaria. [ 30 ] [ 31 ]

La exposición ocupacional al disulfuro de carbono también se asocia con enfermedades cardiovasculares , en particular accidentes cerebrovasculares . [ 32 ]

En 2000, la Organización Mundial de la Salud (OMS) consideró que los daños a la salud eran improbables a niveles inferiores a 100 μg/m³ durante un tiempo promedio de 24 horas, y recomendó este como nivel guía. [ 33 ] El disulfuro de carbono puede olerse a niveles superiores a 200 μg/m³ , y la OMS recomendó una guía sensorial de menos de 20 μg/m³ . Está bien establecido que la exposición al disulfuro de carbono es perjudicial para la salud en concentraciones iguales o superiores a 30  mg/m³ . Se han observado cambios en la función del sistema nervioso central a concentraciones de 20–25  mg/m³ . También hay informes de daños a la salud a 10  mg/m³ , para exposiciones de 10–15 años, pero la falta de buenos datos sobre niveles de exposición pasados ​​hace que la asociación de estos daños con concentraciones de 10  mg/m³ hallazgos sea incierta. La concentración medida de 10  mg/m³ puede ser equivalente a una concentración en el medio ambiente general de 1  mg/ m³ . [ 30 ]

Fuentes ambientales

La principal fuente de disulfuro de carbono en el medio ambiente son las fábricas de rayón . [ 30 ] La mayor parte de las emisiones globales de disulfuro de carbono provienen de la producción de rayón, según datos de 2008. [ 34 ] Otras fuentes incluyen la producción de celofán , tetracloruro de carbono , [ 34 ] negro de humo y recuperación de azufre. La producción de disulfuro de carbono también emite sulfuro de hidrógeno. [ 35 ]

A partir de 2004Se emiten aproximadamente 250 g de disulfuro de carbono por kilogramo de rayón producido. Se emiten aproximadamente 30 g de disulfuro de carbono por kilogramo de negro de humo producido. Se emiten aproximadamente 0,341 g de disulfuro de carbono por kilogramo de azufre recuperado. [ 35 ]

Japón ha reducido las emisiones de disulfuro de carbono por kilogramo de rayón producido, pero en otros países productores de rayón, incluida China, se presume que las emisiones no están controladas (según modelos globales y mediciones de concentración en el aire libre a gran escala). La producción de rayón se mantiene estable o está disminuyendo, excepto en China, donde está aumentando, según datos de 2004.[ 35 ] La producción de negro de humo en Japón y Corea utiliza incineradoras para destruir aproximadamente el 99% del disulfuro de carbono que de otro modo se emitiría. [ 35 ] Cuando se utiliza como disolvente , las emisiones japonesas son aproximadamente el 40% del disulfuro de carbono utilizado; en otros lugares, el promedio es de aproximadamente el 80%. [ 35 ]

La mayor parte de la producción de rayón utiliza sulfuro de carbono. [ 36 ] [ 37 ] Una excepción es el rayón fabricado mediante el proceso de lyocell , que utiliza un disolvente diferente; a partir de 2018El proceso de lyocell no se utiliza ampliamente porque es más caro que el proceso de viscosa. [ 38 ] [ 39 ] El rayón cupramonio tampoco utiliza disulfuro de carbono.

Incidencia de exposición

Los trabajadores industriales que manipulan disulfuro de carbono corren un alto riesgo. Las emisiones también pueden perjudicar la salud de las personas que viven cerca de las fábricas de rayón. [ 30 ]

Las preocupaciones sobre la exposición al disulfuro de carbono tienen una larga historia. [ 26 ] [ 40 ] [ 41 ] : 79 Alrededor de 1900, el disulfuro de carbono comenzó a usarse ampliamente en la producción de caucho vulcanizado . La psicosis producida por altas exposiciones pronto se hizo evidente (se ha informado con 6 meses de exposición [ 30 ] ). Sir Thomas Oliver contó una historia sobre una fábrica de caucho que puso barrotes en sus ventanas para que los trabajadores no saltaran al vacío y murieran . [ 41 ] : 17 El uso de disulfuro de carbono en los EE. UU. como veneno para madrigueras más pesado que el aire para la ardilla terrestre de Richardson también provocó informes de psicosis. No se publicó ningún estudio médico sistemático sobre el tema, y ​​el conocimiento no se transfirió a la industria del rayón. [ 36 ]

El primer estudio epidemiológico a gran escala sobre trabajadores de la industria del rayón se realizó en Estados Unidos a finales de la década de 1930 y encontró efectos bastante graves en el 30% de los trabajadores. Los datos sobre el aumento del riesgo de ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares se publicaron a finales de la década de 1960. [ 42 ] Courtaulds , un importante fabricante de rayón, se esforzó por impedir la publicación de estos datos en el Reino Unido. [ 36 ] Las concentraciones promedio en las plantas de rayón muestreadas se redujeron de aproximadamente 250  mg/m³ en 1955-1965 a aproximadamente 20-30  mg/m³ en la década de 1980 (¿cifras solo de EE. UU.? ). [ 30 ] Desde entonces, la producción de rayón se ha trasladado en gran medida al mundo en desarrollo, especialmente a China, Indonesia e India. [ 37 ] [ 36 ]

Se desconocen las tasas de discapacidad en las fábricas a partir de 2016.. [ 37 ] [ 43 ] Los fabricantes que utilizan el proceso de viscosa no proporcionan ninguna información sobre los daños a sus trabajadores. [ 36 ] [ 37 ]

Véase también

Referencias

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