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Sulfuro de carbonilo

El sulfuro de carbonilo es un compuesto químico con la fórmula lineal O = C = S. Es un gas incoloro e inflamable con un olor desagradable . [ no verificado en el cuerpo ] Es una molécula lineal que consiste en un carbonilo doblemente enlazado a un átomo de azufre. El sulfuro de carbonilo puede considerarse un intermedio entre el dióxido de carbono y el disulfuro de carbono , los cuales son isoelectrónicos de valencia con él.

Aparición

El sulfuro de carbonilo es el compuesto de azufre más abundante presente de forma natural en la atmósfera.0,5 ± 0,05  ppb , porque se emite desde océanos, volcanes y respiraderos de aguas profundas . Como tal, es un compuesto significativo en el ciclo global del azufre . Las mediciones en los núcleos de hielo de la Antártida y del aire atrapado en la nieve sobre los glaciares ( aire firn ) han proporcionado una imagen detallada de las concentraciones de OCS desde 1640 hasta la actualidad y permiten comprender la importancia relativa de las fuentes antropogénicas y no antropogénicas de este gas para la atmósfera. [3] Parte del sulfuro de carbonilo que se transporta a la capa de sulfato estratosférico se oxida a ácido sulfúrico. [4] El ácido sulfúrico forma partículas que afectan el equilibrio energético debido a la dispersión de la luz . [5] La larga vida atmosférica del COS lo convierte en la principal fuente de sulfato estratosférico, aunque el dióxido de azufre de la actividad volcánica también puede ser significativo. [5] El sulfuro de carbonilo también es eliminado de la atmósfera por la vegetación terrestre mediante enzimas asociadas con la absorción de dióxido de carbono durante la fotosíntesis, y por hidrólisis en aguas oceánicas. [6] [7] [8] Los procesos de pérdida, como estos, limitan la persistencia (o vida útil) de una molécula de COS en la atmósfera a unos pocos años.

Las mayores fuentes artificiales de liberación de sulfuro de carbonilo incluyen su uso principal como intermediario químico y como subproducto de la producción de disulfuro de carbono; sin embargo, también se libera de los automóviles y el desgaste de sus neumáticos , [9] las centrales eléctricas de carbón, los hornos de coquización , la combustión de biomasa , el procesamiento de pescado, la combustión de desechos y plásticos, la fabricación de petróleo y la fabricación de fibras sintéticas, almidón y caucho. [10] La liberación total promedio mundial de sulfuro de carbonilo a la atmósfera se ha estimado [ ¿cuándo? ] en alrededor de 3 millones de toneladas por año, de las cuales menos de un tercio estaba relacionada con la actividad humana. [10] También es una impureza significativa que contiene azufre en muchos gases combustibles como el gas de síntesis , que se producen a partir de materias primas que contienen azufre. [11]

El sulfuro de carbonilo está presente en alimentos como el queso y las verduras preparadas de la familia de las coles . En los cereales y las semillas se encuentran trazas de COS de forma natural en un rango de 0,05 a 0,1 mg/kg.

Se ha observado sulfuro de carbonilo en el medio interestelar (véase también Lista de moléculas en el espacio interestelar ), en el cometa 67P [12] y en la atmósfera de Venus , donde, debido a la dificultad de producir COS de forma inorgánica, se considera un posible indicador de vida. [13]

Reacciones y aplicaciones

El sulfuro de carbonilo se utiliza como intermedio en la producción de herbicidas de tiocarbamato. [14]

La hidrólisis del sulfuro de carbonilo se promueve mediante catalizadores basados ​​en cromo: [11]

COS + H2O → CO2 + H2S

Esta conversión es catalizada en solución por las enzimas anhidrasas carbónicas en plantas y mamíferos. Debido a esta química, la liberación de sulfuro de carbonilo de pequeñas moléculas orgánicas se ha identificado como una estrategia para la entrega de sulfuro de hidrógeno, que es una molécula de señalización gaseosa . [15] [16]

Se ha descubierto que este compuesto cataliza la formación de péptidos a partir de aminoácidos . Este hallazgo es una extensión del experimento de Miller-Urey y se sugiere que el sulfuro de carbonilo desempeñó un papel importante en el origen de la vida . [17]

En la ciencia de los ecosistemas, [18] se utilizan cada vez más para describir la tasa de fotosíntesis . [19] [20]

Síntesis

El sulfuro de carbonilo se describió por primera vez en 1841, [21] pero aparentemente se caracterizó erróneamente como una mezcla de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno . Carl von Than caracterizó por primera vez la sustancia en 1867. Se forma cuando el monóxido de carbono reacciona con azufre fundido:

CO + ⁠1/8⁠ S 8 → COS

Esta reacción se revierte por encima de 1200 K (930 °C; 1700 °F).

Una síntesis de laboratorio implica la reacción de tiocianato de potasio y ácido sulfúrico :

KSCN + 2 H 2 SO 4 + H 2 O → KHSO 4 + NH 4 HSO 4 + COS

El gas resultante contiene cantidades significativas de subproductos y requiere purificación. [22]

La hidrólisis de isotiocianatos en solución de ácido clorhídrico también produce COS.

Toxicidad

En 1994 existía información limitada sobre la toxicidad aguda del sulfuro de carbonilo en humanos y animales. [14] Las concentraciones altas (por encima de 1000 ppm) pueden causar colapso repentino, convulsiones y muerte por parálisis respiratoria. [10] [14] Se han reportado muertes ocasionales, prácticamente sin irritación local o advertencia olfativa. [14] En pruebas con ratas, el 50% de los animales murieron cuando fueron expuestos a1400 ppm de COS durante 90 minutos, o al menos3000 ppm durante 9 minutos. [14] Estudios limitados con animales de laboratorio también sugieren que la inhalación continua de concentraciones bajas (alrededor de 50 ppm durante hasta 12 semanas) no afecta los pulmones ni el corazón. [14]

El sulfuro de carbonilo es un fumigante alternativo potencial [23] al bromuro de metilo y la fosfina . Sin embargo, en algunos casos, los residuos en el grano dan lugar a sabores inaceptables para los consumidores, como en el caso de la cebada utilizada para la elaboración de cerveza.

Referencias

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  2. ^ Lide, David R.; Kehiaian, Henry V. (1994). Manual CRC de datos termofísicos y termoquímicos (PDF) . CRC Press. pág. 32.
  3. ^ Montzka, SA; Aydin, M.; Battle, M.; Butler, JH; Saltzman, ES; Hall, BD; Clarke, AD; Mondeel, D.; Elkins, JW (2004). "Una historia atmosférica de 350 años para el sulfuro de carbonilo inferida a partir del aire de firn antártico y del aire atrapado en el hielo" (PDF) . Journal of Geophysical Research . 109 (D18): 22302. Bibcode :2004JGRD..10922302M. doi :10.1029/2004JD004686. S2CID  1261238. eid D22302.
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