El disulfuro de carbono (también escrito como disulfuro de carbono ) es un compuesto inorgánico con la fórmula química CS 2 y estructura S=C=S . 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, parecido al del éter o del cloroformo , pero las muestras comerciales suelen ser amarillentas y suelen estar contaminadas con impurezas malolientes. [7]
En 1796, el químico alemán Wilhelm August Lampadius (1772-1842) preparó por primera vez disulfuro de carbono calentando pirita con carbón húmedo. Lo llamó "azufre líquido" ( flüssig Schwefel ). [8] 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). [9] Su análisis fue consistente con una fórmula empírica de CS 2 . [10]
Las erupciones volcánicas y las marismas liberan pequeñas cantidades de disulfuro de carbono . El CS 2 alguna vez se fabricó combinando carbono (o coque ) y azufre a 800-1000 °C. [11]
Una reacción a menor temperatura, que requiere sólo 600 °C, utiliza gas natural como fuente de carbono en presencia de gel de sílice o catalizadores de alúmina : [7]
La reacción es análoga a la combustión del metano .
La producción/consumo mundial de disulfuro de carbono es de aproximadamente un millón de toneladas; China consume el 49%, seguida de la India con el 13%, principalmente para la producción de fibra de rayón. [12] La producción estadounidense en 2007 fue de 56.000 toneladas. [13]
El disulfuro de carbono es un disolvente del fósforo , azufre, selenio , bromo , yodo , grasas , resinas , caucho y asfalto . [14]
La combustión de CS 2 produce dióxido de azufre según esta estequiometría ideal:
Por ejemplo, las aminas producen ditiocarbamatos : [15]
Los xantatos se forman de manera similar a partir de alcóxidos : [15]
Esta reacción es la base de la fabricación de celulosa regenerada , ingrediente principal de la viscosa , el rayón y el celofán . Tanto los xantatos como los tioxantatos relacionados (derivados del tratamiento de CS 2 con tiolatos de sodio ) se utilizan como agentes de flotación en el procesamiento de minerales.
Tras el tratamiento con sulfuro de sodio , el disulfuro de carbono produce tritiocarbonato : [15]
El disulfuro de carbono no se hidroliza fácilmente, aunque el proceso está catalizado por una enzima disulfuro hidrolasa de carbono .
Comparado con el dióxido de carbono isoelectrónico , el CS 2 es un electrófilo más débil . Mientras que, sin embargo, las reacciones de los nucleófilos con CO 2 son altamente reversibles y sólo se aíslan productos con nucleófilos muy fuertes, las reacciones con CS 2 son termodinámicamente más favorecidas permitiendo la formación de productos con nucleófilos menos reactivos. [dieciséis]
La reducción del disulfuro de carbono con sodio produce 1,3-ditiole-2-tiona-4,5-ditiolato de sodio junto con tritiocarbonato de sodio : [17]
La cloración del CS 2 proporciona una ruta hacia el tetracloruro de carbono : [7]
Esta conversión se produce mediante la intermediación del tiofosgeno , CSCl 2 .
CS 2 es un ligando para muchos complejos metálicos y forma complejos pi. Un ejemplo es Cp Co( η 2 -CS 2 )(P Me 3 ). [18]
El CS 2 se polimeriza mediante fotólisis o bajo alta presión para dar un material insoluble llamado car-sul o "negro de Bridgman", que lleva el nombre del descubridor del polímero, Percy Williams Bridgman . [19] Los enlaces tritiocarbonato (-SC(S)-S-) comprenden, en parte, la columna vertebral del polímero, que es un semiconductor . [20]
Los principales usos industriales del disulfuro de carbono, que consumen el 75% de la producción anual, son la fabricación de rayón viscosa y películas de celofán . [21]
También es un valioso intermediario en la síntesis química de tetracloruro de carbono . Se utiliza ampliamente en la síntesis de compuestos organosulfurados como los xantatos , que se utilizan en la flotación por espuma , un método para extraer metales de sus minerales. El disulfuro de carbono también es un precursor de los ditiocarbamatos , que se utilizan como fármacos (por ejemplo, metam sodio ) y en la química del caucho .
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Se puede utilizar en la fumigación de almacenes de almacenamiento herméticos, almacenes planos herméticos, contenedores, elevadores de granos , vagones de ferrocarril , bodegas de barcos, barcazas y molinos de cereales. [22] El disulfuro de carbono también se utiliza como insecticida para la fumigación de cereales, material de vivero, en la conservación de frutas frescas y como desinfectante del suelo contra insectos y nematodos . [23]
El disulfuro de carbono se ha relacionado con formas de intoxicación tanto aguda como crónica , con una amplia gama de síntomas. [24]
Las concentraciones de 500 a 3.000 mg/m 3 provocan intoxicación aguda y subaguda. Estos incluyen un conjunto de síntomas principalmente neurológicos y psiquiátricos, llamados encefalopatía sulfocarbónica. 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 e ira). Los efectos observados en concentraciones más bajas incluyen problemas neurológicos ( encefalopatía , alteraciones psicomotoras y psicológicas, 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 enfermedades cardíacas). , angina de pecho , presión arterial alta ) y problemas reproductivos (aumento de abortos espontáneos , espermatozoides inmóviles o deformes ) y disminución de la respuesta inmune. [25] [26]
La exposición ocupacional al disulfuro de carbono también se asocia con enfermedades cardiovasculares , particularmente accidentes cerebrovasculares . [27]
En 2000, la OMS consideró que era poco probable que se produjeran daños a la salud en niveles inferiores a 100 μg/m 3 y lo estableció como nivel de referencia. [ necesita actualización ] El sulfuro de carbono se puede oler en niveles superiores a 200 μg/m 3 , y la OMS recomendó una pauta sensorial inferior a 20 μg/m 3 . Está bien establecido que la exposición al disulfuro de carbono es perjudicial para la salud en concentraciones iguales o superiores a 30 mg/m 3. Se han observado cambios en la función del sistema nervioso central en concentraciones de 20 a 25 mg/m 3 . También hay informes de daños a la salud con 10 mg/m 3 , para exposiciones de 10 a 15 años, pero la falta de buenos datos sobre niveles de exposición anteriores hace que la asociación de estos daños con concentraciones de 10 mg/m 3 sea incierta. La concentración medida de 10 mg/m 3 puede ser equivalente a una concentración en el ambiente general de 1 mg/m 3 . [25]
La principal fuente de disulfuro de carbono en el medio ambiente son las fábricas de rayón . [25] La mayoría de las emisiones globales de disulfuro de carbono provienen de la producción de rayón, a partir de 2008. [28] Otras fuentes incluyen la producción de celofán , tetracloruro de carbono , [28] negro de humo y recuperación de azufre. La producción de disulfuro de carbono también emite disulfuro de carbono. [29]
Desde 2004 [actualizar], se emiten alrededor de 250 g de disulfuro de carbono por kilogramo de rayón producido. Por cada kilogramo de negro de humo producido se emiten unos 30 g de disulfuro de carbono. Por cada kilogramo de azufre recuperado se emiten aproximadamente 0,341 g de disulfuro de carbono. [29]
Japón ha reducido las emisiones de disulfuro de carbono por kilogramo de rayón producido, pero en otros países productores de rayón, incluida China, se supone que las emisiones no están controladas (según modelos globales y mediciones de concentración en aire libre a gran escala). La producción de rayón se mantiene estable o disminuye, excepto en China, donde está aumentando a partir de 2004 [actualizar]. [29] La producción de negro de humo en Japón y Corea utiliza incineradores para destruir alrededor del 99% del disulfuro de carbono que de otro modo se emitiría. [29] Cuando se utiliza como disolvente , las emisiones japonesas representan aproximadamente el 40% del disulfuro de carbono utilizado; en otros lugares, el promedio es de alrededor del 80%. [29]
La mayor parte de la producción de rayón utiliza sulfuro de carbono. [30] [31] Una excepción es el rayón elaborado mediante el proceso de lyocell , que utiliza un disolvente diferente; A partir de 2018 [actualizar], el proceso de lyocell no se utiliza mucho porque es más caro que el proceso de viscosa. [32] [33] El rayón cupramonio tampoco utiliza disulfuro de carbono.
Los trabajadores industriales que trabajan con disulfuro de carbono corren un alto riesgo. Las emisiones también pueden dañar la salud de las personas que viven cerca de las plantas de rayón. [25]
Las preocupaciones sobre la exposición al disulfuro de carbono tienen una larga historia. [21] [34] [35] : 79 Alrededor de 1900, el disulfuro de carbono pasó a utilizarse ampliamente en la producción de caucho vulcanizado . La psicosis producida por altas exposiciones fue evidente de inmediato (se ha reportado con 6 meses de exposición [25] ). Sir Thomas Oliver contó la historia de una fábrica de caucho que ponía rejas en las ventanas para que los trabajadores no saltaran hacia la muerte ( suicidio ). [35] : 17 El uso de disulfuro de carbono en los EE. UU. como veneno de madriguera más pesado que el aire para la ardilla terrestre de Richardson también dio lugar a informes de psicosis. No se publicó ningún estudio médico sistemático sobre el tema y no se transfirieron conocimientos a la industria del rayón. [30]
El primer gran estudio epidemiológico de los trabajadores 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 aparecieron en la década de 1960. Courtaulds , un importante fabricante de rayón, trabajó arduamente para impedir la publicación de estos datos en el Reino Unido. [30] Las concentraciones promedio en las plantas de rayón muestreadas se redujeron de aproximadamente 250 mg/m 3 en 1955-1965 a aproximadamente 20-30 mg/m 3 en la década de 1980 (¿solo cifras de EE. UU.? [ centradas en Estados Unidos ] ). [25] Desde entonces, la producción de rayón se ha trasladado en gran medida al mundo en desarrollo, especialmente a China, Indonesia y la India. [31] [30]
Se desconocen las tasas de discapacidad en las fábricas modernas, a 2016 [actualizar]. [31] [36] Los fabricantes actuales que utilizan el proceso de viscosa no proporcionan ninguna información sobre los daños a sus trabajadores. [30] [31]
en 1915,...[de 16] casos de envenenamiento por disulfuro de carbono....un trabajador había sido internado brevemente en un asilo y varios otros habían experimentado quejas del sistema nervioso...
