Hiilidisulfidi CS2 ominaisuudet, rakenne ja käyttötarkoitukset

Hiilidisulfidi, joka tunnetaan myös nimellä hiilibisulfidi, on kemiallinen yhdiste. Se koostuu hiili- ja sulfidi-ioneista. Se sisältää hiiltä sen +4 hapetusasteessa ja rikkiä sen -2 hapetusasteessa. Sen kemiallinen kaava on CS₂ .

Tarkennus: Hiilidisulfidi on kuitenkin molekyylimuotoinen, kovalenttinen yhdiste eikä koostu erillisistä ioneista kuten ioniyhdisteet. Hapetusluvut (+4 hiilellä ja −2 rikkillä) ovat formalisia laskelmia, jotka auttavat kemiallisten reaktioiden ymmärtämisessä, mutta todellisuudessa sidokset ovat pääosin kovalenttisia ja elektronien jakauma ei vastaa puhtaasti ionista rakennetta.

Fysikaaliset ominaisuudet

• Moolimassa: noin 76,14 g/mol.
• Ominaispaino (nestemäisenä, ~20 °C): noin 1,263 g/cm³.
• Kiehumispiste: noin 46,3 °C.
• Sulamispiste: noin −111,6 °C.
• Haju: hieman makea, eetterimäinen ja herkkä hajuaistiin jo pieninä pitoisuuksina.
• Liukoisuus: vesiliukoisuus on hyvin pieni; liukenee kuitenkin runsaasti orgaanisiin liuottimiin.
• Syttyvyys: erittäin helposti syttyvä ja muodostaa helposti räjähtäviä seoksia ilman kanssa.

Rakenne ja kemialliset ominaisuudet

Hiilidisulfidin rakenne on lineaarinen, muodossa S=C=S, ja molekyyli kuuluu symmetrisen D∞h-ryhmän alle. Molekyyli on pääosin pooliton, koska elektronegatiivisuuserot ja rakenne tekevät siitä symmetrisen. Sidokset muistuttavat C=S-kaksoissidoksia, mutta todellinen elektronijakauma on delokalisoituneempi verrattuna yksinkertaisiin kaksoissidoksiin.

Valmistus

Teollisesti CS₂ valmistetaan usein suoraan reagoittamalla hiiltä (esim. koksina) rikin kanssa korkeassa lämpötilassa: C + 2 S → CS₂. Laboratoriotasolla sitä voidaan valmistaa myös muilla reaktioreiteillä, mutta kyseinen korkean lämpötilan prosessi on yleisin teollinen menetelmä.

Käyttötarkoitukset

• Liotinaine ja teollinen liuotin rasvoille, rasvaliukoisille aineille ja tietyille epäorgaanisille aineille.
• Raaka-aineena viskoosikuitujen (rayon) valmistuksessa: selluloosa reagoi CS₂:n kanssa muodostaen selluloosaxantaattia, joka edelleen prosessoidaan kuiduksi.
• Epäsuorasti käytössä ditiokarbamaattien ja muiden rikkiä sisältävien orgaanisten yhdisteiden synteesissä.
• Historisesti käytetty tuholaisten torjunnassa ja maan fumigointiin, mutta turvallisuussyistä tämä käyttö on vähentynyt merkittävästi.
• Kemian laboratorioissa synteettisenä lähtöaineena ja reagointiliuottimena.

Turvallisuus ja terveysvaikutukset

Hiilidisulfidi on myrkyllinen ja palovaara. Höyryt voivat aiheuttaa herkästi hengitysteiden ärsytystä sekä keskushermoston lamaantumista; oireita ovat päänsärky, huimaus, pahoinvointi, uneliaisuus ja vakavissa tapauksissa tajuttomuus. Pitkäaikainen altistus voi aiheuttaa hermostollisia oireita ja vaikutuksia maksaan ja munuaisiin sekä lisääntymisterveyden haittoja. Koska aine on helposti syttyvä, sen varastointi ja käsittely edellyttävät räjähdyssuojattuja laitteita, hyvää ilmanvaihtoa ja paloturvallisia käytäntöjä.

Ensihuolto: altistunut henkilö siirrettävä raittiiseen ilmaan, hengityksen ollessa vaikea käytettävä happea tai hapen lähteitä ja hakeuduttava lääkärin hoitoon. Ihokosketuksen jälkeen riisuttava saastuneet vaatteet ja huuhdeltava iho runsaalla vedellä.

Käsittely, säilytys ja jätteiden käsittely

• Säilytä suljetuissa, tiiviissä astioissa hyvin tuuletetussa ja paloturvallisessa varastossa kaukana lämmönlähteistä ja hapettimista.
• Käytä räjähdyssuojattua ja maadoitettua laitteistoa sekä sopivia henkilösuojaimia (hengityssuojain, kemikaalinkestävä suojavaatetus, suojakäsineet ja suojalasit).
• Hävitä jätteet paikallisten vaarallisen jätteen säädösten mukaisesti; usein suositellaan ammattimaista korkealämpöistä polttoa valtuutetussa laitoksessa.

Ympäristövaikutukset

CS₂ on ilmaan haihtuva ja voi vaikuttaa ympäristöön, erityisesti vesistöihin päästessään. Se voi olla haitallinen vesieliöille ja voi hajota luonnossa kuitenkin suhteellisen nopeasti kaasuna tai mikrobiologisesti. Päästöt tulee minimoida ja säiliövuodot torjua välittömästi.

Yhteenveto

Hiilidisulfidi (CS₂) on teollisesti tärkeä liuotin ja lähtöaine, jolla on selkeät käyttötarkoitukset mutta myös merkittäviä turvallisuus- ja terveysriskejä. Siksi sen käsittely vaatii huolellisuutta, asianmukaisia suojatoimia ja ympäristönsuojelutoimenpiteitä.

Hae kirjaimella