Solfuro di carbonile
| Solfuro di carbonile | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | |
| Solfuro di carbonile | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | COS |
| Massa molecolare (u) | 60,07 |
| Aspetto | gas incolore |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 207-340-0 |
| PubChem | 10039 |
| SMILES | C(=O)=S |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (kg·m−3, in c.s.) | 2,72 g/L |
| Solubilità in acqua | 1,45 g/L |
| Temperatura di fusione | −138,8 °C ( K) |
| Temperatura di ebollizione | −50,2 °C ( K) |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | −142,1 |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | −169,3 |
| S0m(J·K−1mol−1) | 231,5 |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 41,5 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Temperatura di autoignizione | 250 °C[1] |
| Simboli di rischio chimico | |
 
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| pericolo | |
| Frasi H | 220 - 280 - 315 - 319 - 335 |
| Consigli P | 210 - 261 - 305+351+338 - 311 - 410+403 |
Il solfuro di carbonile, noto anche come ossisolfuro di carbonio, è il composto di formula COS, a volte scritta come OCS. La molecola è lineare, come avviene in CO2 e CS2 ma, dato che i due atomi legati al C sono diversi, i loro contributi al momento dipolare non si elidono e questo e ammonta a 0,71 D [2]. È un gas tossico, incolore, inodore se puro[3], e infiammabile.
Cenni storiciModifica
Il solfuro di carbonile fu descritto per la prima volta nel 1841,[4] ma apparentemente fu scambiato per una miscela di diossido di carbonio e solfuro di idrogeno. Il primo a caratterizzare la sostanza fu Carl von Than nel 1867, che ottenne il composto per reazione tra monossido di carbonio e vapori di zolfo al calor rosso.[5][6]
Struttura e proprietàModifica
Il solfuro di carbonile è un composto molecolare. In condizioni normali è un gas incolore e inodore. Campioni non puri hanno invece un odore sgradevole. La molecola risulta lineare, polare, con una distanza C–O di 116 pm e una distanza C–S di 156 pm. COS può essere considerata una specie intermedia tra il diossido di carbonio e il disolfuro di carbonio; le tre specie hanno analoga configurazione elettronica nello strato di valenza.
Abbondanza e disponibilitàModifica
Il solfuro di carbonile è il composto solforato più abbondante nell'atmosfera, dove si trova con una concentrazione di 0,5 ± 0,05 ppb, di origine naturale in quanto emesso da oceani, vulcani e sorgenti idrotermali. Si tratta quindi di un composto significativo nel ciclo dello zolfo a livello globale. Misure condotte in Antartide sull'aria presente nel firn e sull'aria intrappolata nel ghiaccio hanno fornito una descrizione dettagliata della concentrazione del COS dal 1640 a oggi, permettendo di capire l'importanza relativa delle fonti antropogeniche e non-antropogeniche che contribuiscono al COS presente nell'atmosfera.[7] Parte del COS trasportato nella stratosfera viene ossidato ad acido solforico.[8] L'acido solforico forma un particolato che contribuisce ad aumentare l'albedo dell'atmosfera, ed è quindi rilevante per il problema del riscaldamento globale.[9] Il COS persiste per lungo tempo nell'atmosfera, ed è quindi la maggior fonte di solfato nella stratosfera, anche se il diossido di zolfo di origine vulcanica può contribuire significativamente.[9] Il solfuro di carbonile presente nell'atmosfera viene anche consumato dalla vegetazione terrestre tramite gli enzimi associati con l'assorbimento del diossido di carbonio durante la fotosintesi, e dalla idrolisi negli oceani.[10][11] Processi di questo tipo limitano la persistenza di una molecola di COS nell'atmosfera ad alcuni anni. Il rilascio antropogenico di COS è dovuto principalmente al suo uso come intermedio chimico e come sottoprodotto della sintesi di disolfuro di carbonio. Tuttavia, COS è rilasciato anche da automobili, centrali elettriche a carbone, combustione di biomassa, rifiuti e plastica, lavorazione del pesce, industrie petrolifere e produzione di fibre sintetiche, amido e gomma.[12] Il rilascio complessivo mondiale di COS nell'atmosfera è stato stimato in circa 3 milioni di tonnellate annue, di cui meno di un terzo è dovuto ad attività umane.[12] COS è anche un'impurezza significativa nel gas di sintesi. Il solfuro di carbonile è presente in alimenti come il formaggio e verdure della famiglia delle Brassicaceae. Tracce di COS sono naturalmente presenti nelle granaglie e nei semi in concentrazione 0,05–0,1 mg/kg. Il solfuro di carbonile è stato osservato nel mezzo interstellare e nell'atmosfera di Venere, dove è considerato indicatore di una possibilità di vita, data la difficoltà di produrre COS per via inorganica.[13]
SintesiModifica
Industrialmente il solfuro di carbonile si prepara ad alta temperatura in vari modi; la reazione più utilizzata è tra monossido di carbonio e zolfo elementare:[14]
La reazione s'inverte sopra i 1200 K (930 °C). In laboratorio la sintesi si può fare a partire da tiocianato di potassio e acido solforico. Il gas risultante contiene significative quantità di sottoprodotti e deve essere purificato.[5]
ReattivitàModifica
COS è una molecola stabile in condizioni normali. A circa 600 °C disproporziona formando diossido di carbonio e disolfuro di carbonio, mentre oltre 900 °C si dissocia in monossido di carbonio e zolfo:[14]
In presenza di umidità e di basi si decompone formando diossido di carbonio e solfuro di idrogeno.[12][15]
In soluzione acquosa reagisce lentamente con idrossidi dei metalli alcalini formando il carbonato e il solfuro del metallo. Ad esempio:[14]
Reagisce con il cloro formando fosgene e dicloruro di zolfo:[14]
Con ammoniaca forma urea e solfuro d'ammonio:[14]
Il composto catalizza la formazione di peptidi a partire da amminoacidi. Questo risultato è una estensione dell'esperimento di Miller-Urey, ed è stato suggerito che il solfuro di carbonile abbia giocato un ruolo significativo nell'origine della vita.[16]
ApplicazioniModifica
Il solfuro di carbonile è usato come intermedio nella produzione di erbicidi tiocarbammati.[15] COS è un potenziale fumigante, alternativo a bromuro di metile e fosfina. In alcuni casi, tuttavia, residui su granaglie determinano un gusto inaccettabile per il consumo successivo.
Tossicità / Indicazioni di sicurezzaModifica
COS è un gas tossico e infiammabile, irritante per la pelle, occhi e vie respiratorie. A partire dal 1994, sono note alcune informazioni sulla tossicità acuta del solfuro di carbonile negli esseri umani e negli animali.[15] Concentrazioni elevate (> 1000 ppm) possono causare un collasso improvviso, convulsioni e morte per paralisi respiratoria.[12][15] Sono stati segnalati decessi occasionali, praticamente senza irritazione locale o avvertimento olfattivo.[15] Nei test con i topi, il 50% degli animali è morto quando esposto a 1.400 ppm di COS per 90 minuti, oppure a 3.000 ppm per 9 minuti.[15] Un numero limitato di studi su animali di laboratorio suggeriscono che l'inalazione continua con concentrazioni basse (~ 50 ppm per un massimo di 12 settimane) non pregiudica i polmoni o il cuore.[15]
NoteModifica
- ^ Scheda tecnica sul GESTIS substance database.
- ^ carbonyl sulfide, su www.stenutz.eu. URL consultato il 5 agosto 2020.
- ^ (EN) PubChem, Carbonyl sulfide, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 19 dicembre 2020.
- ^ Couërbe 1841
- ^ a b Ferm 1957
- ^ Than 1867
- ^ Montzka et al. 2004
- ^ Crutzen 1976
- ^ a b Seinfeld 2006
- ^ Kettle 2002
- ^ Montzka et al. 2007
- ^ a b c d Autore1
- ^ Landis 2003
- ^ a b c d e Weil e Sandler 1998
- ^ a b c d e f g Autore2 1994
- ^ Leman et al. 2004
BibliografiaModifica
- Autore 1, Carbonyl Sulfide CASRN: 463-58-1, su Hazardous Substances Data Bank, National Library of Medicine. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- Autore 2, Chemical Summary for Carbonyl Sulfide (TXT), U.S. Environmental Protection Agency, 1994. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- J. P. Couërbe, Ueber den Schwefelkohlenstoff, in J. Prakt. Chem., vol. 23, n. 1, 1841, pp. 83–124, DOI:10.1002/prac.18410230105. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- P. Crutzen, The possible importance of CSO for the sulfate layer of the stratosphere, in Geophys. Res. Lett., vol. 3, n. 2, 1976, pp. 73-76, DOI:10.1029/GL003i002p00073. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- R. J. Ferm, The Chemistry Of Carbonyl Sulfide, in Chem. Rev., vol. 57, n. 4, 1957, pp. 621-640, DOI:10.1021/cr50016a002. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- A. J. Kettle, U. Kuhn, M. von Hobe, J. Kesselmeier, M. O. Andreae, Global budget of atmospheric carbonyl sulfide: Temporal and spatial variations of the dominant sources and sinks, in J. Geophys. Res.: Atmos., vol. 107, D22, 2002, pp. ACH 25-1–ACH 25-16, DOI:10.1029/2002JD002187. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- G. A. Landis, Astrobiology - The Case for Venus, in J. Br. Interplanet. Soc., vol. 56, n. 7-8, 2003, pp. 250-254. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- L. Leman, L. Orgel, e M. R. Ghadiri, Carbonyl Sulfide–Mediated Prebiotic Formation of Peptides, in Science, vol. 306, n. 5694, 2004, pp. 283–286, DOI:10.1126/science.1102722. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- S. A. Montzka, M. Aydin, M. Battle, J. H. Butler, E. S. Saltzman, B. D. Hall, A. D. Clarke, D. Mondeel, J. W. Elkins, A 350-year atmospheric history for carbonyl sulfide inferred from Antarctic firn air and air trapped in ice, in J. Geophys. Res.: Atmos., vol. 109, D22, 2004, DOI:10.1029/2004JD004686. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- S. A. Montzka, P. Calvert, B. D. Hall, J. W. Elkins, T. J. Conway, P. P. Tans, C. Sweeney, On the global distribution, seasonality, and budget of atmospheric carbonyl sulfide (COS) and some similarities to CO2, in J. Geophys. Res.: Atmos., vol. 112, D9, 2007, DOI:10.1029/2006JD007665. URL consultato il 3 ottobre 2013.
- J. Seinfeld, Atmospheric Chemistry and Physics, London, J. Wiley, 2006, ISBN 978-1-60119-595-1.
- C. Than, Ann. Suppl., vol. 5, 1867, p. 237.
- E. D. Weil e S. R. Sandler, Sulfur compounds, in Kirk-Othmer Encyclopedia of chemical technology, 4ª ed., Wiley Interscience, 1998.
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