羰基硫
羰基硫(化学式:OCS)又称氧硫化碳、硫化羰,通常状态下为有臭鸡蛋气味的无色气体。它是一个结构上与二硫化碳和二氧化碳类似的无机碳化合物,气态的OCS分子为直线型,一个碳原子以两个双键分别与氧原子和硫原子相连。
羰基硫 | |
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IUPAC名 Carbon oxide sulfide | |
英文名 | |
别名 | 氧硫化碳、硫化羰 |
识别 | |
CAS号 | 463-58-1 |
PubChem | 10039 |
ChemSpider | 9644 |
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYAF |
EINECS | 207-340-0 |
ChEBI | 16573 |
KEGG | C07331 |
性质 | |
化学式 | COS |
摩尔质量 | 60.07 g·mol⁻¹ |
密度 | 2.51 g/L (气, 20 °C) 0.985 g/mL (液, 20 °C) |
熔点 | −139 °C (134 K) |
沸点 | −50 °C (223 K) |
溶解性(水) | 54 mL/100 mL (20 °C) |
溶解性(其他) | 可溶于醇、二硫化碳 |
偶极矩 | 0.72 D |
结构 | |
晶体结构 | 三方晶系 (固态),每个晶胞只含有1个OCS分子 |
分子构型 | 气态分子为直线型 |
热力学 | |
ΔfHm |
−142.0 kJ·mol−1 (气态) |
S |
231.56 J·K−1·mol−1 (气态) |
热容 | 41.50 J·K−1·mol−1 (气态) |
危险性 | |
警示术语 | R:R11, R20, R36, R37, R38 |
MSDS | MSDS |
欧盟编号 | 未列出 |
主要危害 | 可燃,吸入羰基硫含量超过100ppm的空气对身体有害 |
爆炸極限 | 12-28% |
相关物质 | |
其他阴离子 | 羰基硒 羰基碲 羰基钋 |
相关化学品 | 二氧化碳、二硫化碳 |
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。 |
羰基硫性质稳定,但会与氧化剂强烈反应,水分存在时也会腐蚀金属。可燃。有毒,但与硫化氢一样,会使人对其在空气中的浓度产生低估。
制取
羰基硫首先由J. P. Couërbe在1841年制得,[1]但Couërbe将它误认为是硫化氢和二氧化碳的混合物。1867年,Carl von Than首先对羰基硫进行了分析。
目前羰基硫主要通过下面六种方法制取:
- 常压、350-450℃和金属硫化物(如硫化镍、硫化钾、硫化钠)催化下,由摩尔比为3-5:1的一氧化碳与硫磺气相反应制取。反应0.5-2min,产率可在90%以上。温度超过1200K时,羰基硫分解为一氧化碳和硫。
- 1.27MPa、125-130℃下,以丁醇为溶剂,用乙酸钠催化一氧化碳和硫磺的反应而得。反应产率约90%。
- 由二硫化碳与尿素在120-160℃下反应制取。反应产率可达90%-98%。
- 由二氧化硫和一氧化碳在760-980℃和木炭催化下反应制取。
- 由硫化氢和二氧化碳在常压,250-400℃和碳酸钠、硫酸钾等催化剂存在下反应制取。
- 实验室中通常用粉状硫氰酸钾/硫氰酸铵和浓硫酸反应制取羰基硫。这个反应会产生大量的副产物,生成的气态羰基硫经氢氧化钠吸收,冷却,在液氦温度下冷冻抽空提纯。[2]
存在及应用
空气中的羰基硫是全球硫循环中的一环:火山爆发和深海热液喷口中都会产生羰基硫,羰基硫也以0.5 (±0.05) ppb的浓度微量存在于大气中。羰基硫也是合成气的主要含硫杂质之一。大气中的羰基硫在平流层中被氧化为硫酸。
星际介质中也检测到了羰基硫的存在。
奶酪和卷心菜亦会产生少量的羰基硫。羰基硫在粮食和种子中的含量一般在0.05-0.1 mg/kg之间。
羰基硫可替代溴甲烷和磷化氢而被用作熏蒸剂。有机合成中,用于合成硫代酸、取代噻唑、杀虫剂巴丹、除草剂燕麦敌、杀草丹等。石化工业中用作在线仪表的校正气、标准气。
由于早期的地球上火山遍布地表,火山爆发非常频繁,因此羰基硫也被认为是早期地球大气中的组分之一。最近的研究中,Scripps和Salk研究所的研究人员在有/无空气和其他物质(比如金属离子)的条件下,分别将羰基硫通入含有氨基酸的水溶液中,使其在温和的条件下发生反应,然后在剧烈反应数分钟后分析产物,结果发现每种环境下都有产率非常高的二肽、三肽和四肽生成。这显示了羰基硫对氨基酸缩合形成多肽的反应有催化作用,从而在一定程度上对米勒-尤列实验中产生的氨基酸如何缩合进行了解释,为生命起源理论补上了重要的一环。[3]
参考资料
- Couërbe, J. P. . Journal für Praktische Chemie. 1841, 23: 83–124. doi:10.1002/prac.18410230105.
- Ferm R. J. . Chemical Reviews. 1957, 57 (4): 621–640. doi:10.1021/cr50016a002.
- Luke Leman, Leslie Orgel, M. Reza Ghadiri. . Science. 2004, 306 (5694): 283–286. PMID 15472077. doi:10.1126/science.1102722.
延伸阅读
- Beck, M. T.; Kauffman, G. B. . Polyhedron. 1985, 4 (5): 775–781. doi:10.1016/S0277-5387(00)87025-4.
- Crutzen, P. . Geophys. Res. Lett. 1976, 3: 73–76. doi:10.1029/GL003i002p00073.
- Svoronos P. D. N., Bruno T. J. . Industrial & Engineering Chemistry Research. 2002, 41 (22): 5321–5336. doi:10.1021/ie020365n.