二硫化碳

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介紹

二硫化碳 (CS2) 主要在工廠生產，因為這種氣體在自然界中的含量不足以生產橡膠、人造絲等多種產品。但是，必須知道這種元素具有劇毒和易燃性；因此，在工廠作業時需要採取預防措施。

什麼是二硫化碳？

二硫化碳是一種有機硫化合物，為無色液體。然而，在有機化學中，這種元素也被稱為甲硫二酮。它是一種溶解溴、磷、碘、樹脂等多種物質的溶劑。CS2的顏色為無色到淺黃色。這種液體具有劇毒，氣味難聞，密度比水大，因此會沉入水中。然而，它主要用於純化碳奈米管。它也作為浮選過程中的製造劑。

二硫化碳的性質

CS2的幾個特性包括：分子量約為76.13 g/mol，密度為1.539 g/cm3，熔點為−111.61°C，沸點為46.24°C。該元素的閃點值為−22oF，不溶於水。

二硫化碳的生產

眾所周知，$\mathrm{CS_{2}}$在自然界中並不廣泛存在，因此需要進行生產，因為它具有相當大的商業價值。早期，$\mathrm{CS_{2}}$是在硫和木炭反應過程中產生的。後來，丙烷和乙烷也被用於$\mathrm{CS_{2}}$的生產。然而，近年來，反應是在高溫下碳和硫元素之間進行的。

為了進行硫和木炭之間的反應，溫度保持在750°C到900°C之間。此處採用如此高的溫度是因為低反應性硫$\mathrm{(S_{2})}$分子轉化為S原子以與碳反應。反應如下：

$$\mathrm{C\:+\:2S\:\rightarrow\:CS_{2}}$$

該反應被認為是吸熱反應。CS2的生產過程不是節能過程，因此需要高溫。生產CS2的最佳試劑是甲烷。反應表示為：

$$\mathrm{2CH_{4}\:+\:S_{8}\:\rightarrow\:2CS_{2}\:+\:4H_{2}S}$$

上述反應需要約600°C的溫度。這種反應被稱為烴-硫工藝，氣味非常難聞。

二硫化碳的應用

$\mathrm{CS_{2}}$的應用包括生產四氯化碳，四氯化碳用於土壤消毒劑的製備。它還用於製造人造絲、電子真空管、樟腦、石油催化劑和農藥中間體。它也用作許多行業的溶劑，包括橡膠製造業。

二硫化碳的反應

$\mathrm{CS_{2}}$有幾種反應，例如，氧氣與$\mathrm{CS_{2}}$反應生成二氧化碳和二氧化硫，如下所示：

$$\mathrm{CS_{2}\:+\:3O_{2}\:\rightarrow\:CO_{2}\:+\:2SO_{2}}$$

四氯化碳是由$\mathrm{CS_{2}}$的氯化產生的，而硫氫化鈉在$\mathrm{CS_{2}}$存在下會產生三硫代碳酸鹽。

健康危害

圖2 - 二硫化碳的健康危害

“二硫化碳”作為“健康危害”，公共領域，來自Wikimedia

$\mathrm{CS_{2}}$的應用會導致在使用$\mathrm{CS_{2}}$的工廠工作的個人面臨威脅。會產生一些問題，例如對個體中樞神經系統（CNS）的致命影響，影響腎臟和心血管系統。它還會影響眼睛、皮膚和肝臟，這需要工人採取預防措施。下表列出了其有害影響。

圖3 - 顯示健康危害的圖表

結論

在本教程中，我們討論了$\mathrm{CS_{2}}$的元素。我們討論了$\mathrm{CS_{2}}$的製備過程、性質、反應和應用，以便更好地瞭解該元素的毒性。但是，在開始使用此類有毒元素進行工作之前，採取預防措施非常重要。

常見問題解答

1. 二硫化碳來自哪裡？

二硫化碳是由地球表面產生的，並以非常有限的量排放到天然氣中。排放是透過火山噴發或沼澤發生的。此外，微生物也會將二硫化碳產生到土壤中。然而，在商業上，二硫化碳是透過在高溫下新增碳和硫來生產的。

2. 在二硫化碳中觀察到的分子間力是什麼？

二硫化碳中的分子間力是倫敦色散力。硫和碳元素具有相似的電負性，導致分子具有非極性性質，分子之間存在弱的倫敦色散力。

3. 二硫化碳是酸嗎？請說明理由。

二硫化碳不是酸。在這裡，碳原子使用其四個最外層電子與兩個硫原子形成鍵。因此，碳的最外層軌道中沒有空位來接受來自外部元素的電子，並且不能表現出酸性。