Kohlenstoffdisulfid

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Strukturformel
Struktur von Kohlenstoffdisulfid
Allgemeines
Name Kohlenstoffdisulfid
Andere Namen
  • Schwefelkohlenstoff
  • Kohlendisulfid
Summenformel CS2
CAS-Nummer 75-15-0
Kurzbeschreibung

farblose, stark lichtbrechende Flüssigkeit, die im Reinzustand angenehm aromatisch, auf Grund von Verunreinigung jedoch meist unangenehm riecht[1]

Eigenschaften
Molare Masse 76,14 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,26 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

−112 °C[2]

Siedepunkt

46,3 °C[2]

Dampfdruck

400 hPa (20 °C)[2]

Löslichkeit
Brechungsindex

1,6319 (20 °C)[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 08 – Gesundheitsgefährdend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​315​‐​319​‐​361fd​‐​372
P: 210​‐​233​‐​281​‐​302+352​‐​305+351+338​‐​308+313​‐​403+235 [5]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [6] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [7]
Leichtentzündlich Giftig
Leicht-
entzündlich
Giftig
(F) (T)
R- und S-Sätze R: 11​‐​36/38​‐​48/23​‐​62​‐​63
S: (1/2)​‐​16​‐​33​‐​36/37​‐​45
MAK
  • DFG: 16 mg·m−3[5]
  • Schweiz: 5 ml·m−3 bzw. 15 mg·m−3[8]
Toxikologische Daten

1200 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[2]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

89,0 kJ/mol[9]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Kohlenstoffdisulfid (Trivialname: Schwefelkohlenstoff, CS2) ist ein Sulfid des Kohlenstoffs. Es ist das Anhydrid der Trithiokohlensäure.[10]

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kohlenstoffdisulfid wurde 1796 von Wilhelm August Lampadius entdeckt.[11] Im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts gab es mehrere erfolglose Versuche, Kohlenstoffdisulfid als Arbeitsflüssigkeit für Dampfmaschinen einzusetzen.[12] Schwefelkohlenstoff wurde auf Grund seiner hohen Toxizität auch zur Vernichtung von Ratten[13] und Wühlmäusen[14] eingesetzt. Die toxische Wirkung wurde 1866 beschrieben.[15]

Wegen seiner guten Lösungsmitteleigenschaften wurde Schwefelkohlenstoff z.B. als Lösemittel für weißen Phosphor in Phosphorbomben oder bei der Vulkanisation von Kautschuk nach dem Kaltvulkanisationsverfahren verwendet. Dieses Verfahren wurde jedoch durch die Heißvulkanisation verdrängt.[16]

Reblausbekämpfung mit dem Schwefelkohlenstoff-Injektor, 1904.

Die Bodeninjektion mit Schwefelkohlenstoff war eine wirksame, arbeitsaufwändige und teure Methode zur Bekämpfung der Reblaus. Man brachte den flüssigen, leicht verdunstenden, giftigen Schwefelkohlenstoff mit Handinjektoren in den Hauptwurzelbereich von befallenen Rebstöcken. Durch die Veredlung der Edelsorte mit einer widerstandsfähigen Unterlagsrebe wurde diese Möglichkeit überflüssig und ist seit 1997 verboten.[1]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kohlenstoffdisulfid besitzt eine positive Standardbildungsenthalpie (für flüssiges CS2: ΔHf = +89,7 kJ/mol), die Synthese aus den Elementen ist damit eine endotherme Reaktion. Beim Zerfall in die Elemente Schwefel und Kohlenstoff kann die Verbindung den entsprechenden Energiebetrag wieder abgeben. Der Zerfall erfolgt jedoch nicht spontan, da es sich um eine metastabile Verbindung handelt.

Die Synthese aus den Elementen erfolgte bis in die 1950er Jahre unter Luftausschluss durch Überleitung von Schwefeldämpfen über glühende Holzkohle bei 800–1000 °C.[16]

Heutzutage wird Kohlenstoffdisulfid aus meist ungereinigtem Erdgas (oder anderen Quellen für Alkane wie z.B. Methan) und Schwefel bei 600 °C in Gegenwart von Katalysatoren synthetisiert. Bei dieser Reaktion entsteht außerdem Schwefelwasserstoff, der industriell weiterverarbeitet wird.[17]

Oftmals entsteht Schwefelkohlenstoff auch auf natürliche Art und Weise, zum Beispiel bei Fäulnisprozessen oder bei geologischen Prozessen.[18] Global gesehen hat Kohlenstoffdisulfid jedoch nur einen geringen Anteil an der gesamten Schwefelemission in die Atmosphäre.[19]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kohlenstoffdisulfid ist eine farblose, stark lichtbrechende und äußerst leicht entzündliche Flüssigkeit. Der Flammpunkt liegt bei −30 °C, die Zündtemperatur beträgt 95 °C, womit sich Dämpfe bereits an mäßig heißen Oberflächen entzünden können.[1] In reinem Zustand riecht Schwefelkohlenstoff angenehm wie Ether; durch Verunreinigungen ist dieser etherische Geruch meist nicht mehr wahrnehmbar. Meist sind geringe Mengen von Schwefelverbindungen die Ursache für einen teilweise widerlichen Geruch.[20]

CS2 verbrennt mit einer sehr niedrigen Temperatur (Flammentemperatur unter 200 °C).

Die Verbindung ist ein gutes Lösungsmittel unter anderem für Iod, Schwefel, Selen, weißen Phosphor, Fette, Kautschuk und Harze. Außerdem ist es ein ausgezeichnetes Dielektrikum (Dielektrizitätskonstante εr = 2,632[21]).[16]

Das Kohlenstoffdisulfid-Molekül ist wie Kohlendioxid ein lineares Molekül mit einem sp-hybridisiertem C-Atom und zwei (p-p)π-Bindungen.[22]

Toxikologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da Schwefelkohlenstoff gut fettlöslich ist, wird es über Lunge und Haut leicht aufgenommen. Eine längere Exposition führt zu Vergiftungserscheinungen: Die akute Schwefelkohlenstoffvergiftung äußert sich in Gesichtsrötung, euphorischen Erregungszuständen, dann Bewusstlosigkeit, Koma und Atemlähmung; die chronische Schwefelkohlenstoffvergiftung durch wiederholtes längeres Einatmen äußert sich in Kopfschmerzen, Schlaflosigkeit, Gedächtnis-, Seh- und Hörstörungen, Nervenentzündungen und Gefäßschäden.[23][24]

Verwendung und Reaktionen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schema der Herstellung von „Viscose-Lösung“ aus Cellulose (oben). Im Beispiel sind alle Hydroxygruppen verestert.

Schwefelkohlenstoff wird in großen Mengen zur Herstellung von Cellulosefasern aus Zellstoff eingesetzt, wobei der Zellstoff zuerst mit Natronlauge zu Alkalicellulose umgesetzt und diese nach dem oxidativen Abbau mit Schwefelkohlenstoff zu dem in Natronlauge löslichen Xanthogenat verarbeitet wird. Die so entstandene Celluloselösung, auch Viskose genannt, wird in schwefelsauren Spinnbädern zu Regeneratcellulose versponnen.[25][26][27]

Schwefelkohlenstoff ist ein Lösungsmittel für Fette, Harze, Gummi und Kautschuk.[28] Es wird in der Infrarot-Spektroskopie eingesetzt, da es keine störende Wasserstoff- oder Halogenbanden hat.[27] Außerdem zeigt Schwefelkohlenstoff einen starken Kerr-Effekt[29] und wird daher als Kerrlinse in Festkörperlasern eingesetzt.[30]

Kupferxanthogenate setzen unter Zersetzung giftigen Schwefelkohlenstoff frei, was früher zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt wurde.[27]

Die Reduktion mit Natrium in Dimethylformamid ergibt das Dinatriumsalz von DMIT, Kurzbezeichnung für Dimercaptoisotrithion, einer Ausgangsverbindung zur Herstellung schwefelreicher Heterocyclen und von substituierten Tetrathiafulvalenen.[31]

Beim Kochen mit wässrigen Sulfid-Lösungen entstehen Trithiocarbonate. Bei der Reaktion mit Grignard-Verbindungen entstehen durch eine Insertionsreaktion Magnesiumsalze, deren Hydrolyse Dithiocarbonsäuren (R–CSSH) ergibt. Mit Ammoniak, primären und sekundären Aminen entstehen Dithiocarbamate.[32]

Spuren von Schwefelkohlenstoff (ca. 1 mg/l) werden dem Elektrolytbad bei der galvanischen Silberabscheidung als Glanzbildner hinzugegeben. Es verursacht einen sofortigen, vorübergehenden Abfall der kathodischen Polarisation. Dadurch ist es möglich, nahezu spiegelglänzende Silberschichten abzuscheiden.[33] Diese Wirkung als sogenannter Glanzbildner ist bereits seit Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt.[34]

Kohlenstoffdisulfid hat den gleichen Brechungsindex wie Glas, daher ist in Kohlenstoffdisulfid eingetauchtes Glas praktisch unsichtbar. Dies wird beispielsweise zum Erkennen von gefälschten Diamanten verwendet. Echte Diamanten bleiben, anders als Glas, auch beim Eintauchen gut sichtbar. Es kann auch zur Synthese von künstlichen Diamanten eingesetzt werden.[35]

Nachweis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kohlenstoffdisulfid gibt mit Diethylamin in Gegenwart von Kupfersalzen (Cu2+) einen gelben Dithiocarbamat-Komplex[32][36]:

Andere Nachweiseverfahren wie die Bildung von roten Kristallen durch Reaktion mit Triethylphosphin sind ebenfalls bekannt.[37]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kohlenstoffdiselenid

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e Eintrag zu Schwefelkohlenstoffe. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. März 2013.
  2. a b c d e Datenblatt Kohlenstoffdisulfid bei AlfaAesar, abgerufen am 9. Februar 2010 (JavaScript erforderlich).
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-88.
  4. Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 75-15-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  5. a b Eintrag zu Kohlendisulfid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016 (JavaScript erforderlich).
  6. Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung gültig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist daher nur noch auf Gebinden zulässig, welche vor diesen Daten in Verkehr gebracht wurden.
  7. Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 75-15-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  8. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  9. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-20.
  10. Peter Paetzold: Chemie eine Einführung. Walter de Gruyter, 2009, ISBN 978-3-11-020268-7, S. 501 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  11. Richard Dietrich: Lampadius, Wilhelm August. In: Neue Deutsche Biographie (NDB). Band 13, Duncker & Humblot, Berlin 1982, ISBN 3-428-00194-X, S. 456 f. (Digitalisat).
  12. The Museum of RetroTechnology: Carbon Disulphide Engines.
  13. Ratten. In: Meyers Großes Konversations-Lexikon. 6. Auflage. Bd. 16, Bibliographisches Institut, Leipzig und Wien 1908, S. 620.
  14. Wühlmaus. In: Meyers Großes Konversations-Lexikon. 6. Auflage. Bd. 20, Bibliographisches Institut, Leipzig und Wien 1909, S. 763–764.
  15. S. Cloëz: Ueber die giftigen Eigenschaften des Schwefelkohlenstoffs und über die Anwendung dieser Flüssigkeit zur Vertilgung der Ratten und der in der Erde lebenden schädlichen Thiere. In: Polytechnisches Journal. 182, 1866, S. 185.
  16. a b c Friedrich Warnecke: Die gewerbliche Schwefelkohlenstoffvergiftung. In: Archiv für Gewerbepathologie und Gewerbehygiene. Band 11, Nr. 2, Dezember 1941, S. 198, doi:10.1007/bf02122927 (PDF).
  17. WADDAMS: Chemische Produkte aus Erdöl Zur Einführung und Übersicht. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-0348-6885-3, S. 60 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  18. Peter Fabian: Atmosphäre und Umwelt Chemische Prozesse - Menschliche Eingriffe - Ozon-Schicht - Luftverschmutzung Smog - Saurer Regen. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-00599-6, S. 68 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  19. Alan R. Wellburn: Luftverschmutzung und Klimaänderung Auswirkungen auf Flora, Fauna und Mensch. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-59037-5, S. 104 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  20. Fachlexikon Chemie, Harry Deutsch Verlag, Frankfurt am Main, 1979.
  21. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Permittivity (Dielectric Constant) of Liquids, S. 6-150.
  22. Erwin Riedel, Christoph Janiak: Anorganische Chemie. Walter de Gruyter, 2011, ISBN 978-3-11-022567-9, S. 534 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  23. Karlheinz Lohs, Ursula Stephan: Fachlexikon Toxikologie. Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-27337-0, S. 401 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  24. Harald Taeger: Die Klinik der entschädigungspflichtigen Berufskrankheiten. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-94515-1, S. 221 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  25. Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, 2. durchgesehene Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, S. 652, ISBN 3-342-00280-8.
  26. Umweltbundesamt: Kohlenstoffdisulfid Stand: 03/2003, abgerufen am 5. Mai 2016
  27. a b c Hermann Sicius: Kohlenstoffgruppe: Elemente der vierten Hauptgruppe Eine Reise durch das Periodensystem. Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-658-11166-3, S. 16 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  28. Müfit Bahadir, Harun Parlar, Michael Spiteller: Springer Umweltlexikon. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-97335-2, S. 926 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  29. A. J. Chenoweth, O. L. Gaddy, D. F. Holshouser: Carbon Disulfide Traveling-Wave Kerr Cells. In: Applied Optics. 5, 1966, S. 1652, doi:10.1364/AO.5.001652.
  30. N. G. Basov: High-Power Lasers and Laser Plasmas / Moshchnye Lazery I Lazernaya Plazma / Мощные Лазеры И Лазерная Плазма. Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 978-1-4684-1632-9, S. 36 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  31. Dissertation: Synthesen von Tetrathiafulvalen(TTF)-Kohlenhydratderivaten und deren Aktivitäten im MTT-Test, Angelica Heinrich, 2003, urn:nbn:de:bsz:21-opus-10112 abgerufen am 5. Mai 2016
  32. a b Arnold F. Holleman, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. de Gruyter, 1995, ISBN 978-3-11-012641-9, S. 872 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  33. Neuzeitliche galvanische Metallabscheidung, 1953, Carl Hanser Verlag München.
  34. Pierer's Universal-Lexikon, Band 18. Altenburg 1864, S. 517–519.
  35. Greg D. Barber, Walter A. Yarbrough: Synthesis of Diamond from Carbon Disulfide in Hydrogen. In: Journal of the American Ceramic Society. 78, 1995, S. 3390, doi:10.1111/j.1151-2916.1995.tb07983.x.
  36. F. Feigl, K. Weisselberg: Beiträge zum Nachweis vort Schwefelkohlenstoff. In: Zeitschrift für Analytische Chemie. 83, 1931, S. 93, doi:10.1007/BF01361030.
  37. F.K. Beilstein: Handbuch der organischen Chemie. Рипол Классик, 1928, ISBN 978-5-88502-336-8, S. 880 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).