Sulfure de carbone

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Sulfure de carbone
Général
Nom IUPAC	Disulfure de carbone
Synonymes	Anhydride sulfocarbonique Bisulfure de carbone
No CAS	75-15-0
No EINECS	200-843-6
Apparence	liquide incolore, d'odeur caractéristique[1].
Propriétés chimiques
Formule brute	CS2  [Isomères]
Masse molaire[3]	76,141 ± 0,011 g·mol-1 C 15,77 %, S 84,23 %,
Moment dipolaire	0,06 D[2]
Diamètre moléculaire	0,453 nm[2]
Propriétés physiques
T° fusion	-111 °C[1]
T° ébullition	46 °C[1]
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 2 g·l-1[1]
Masse volumique	1,26 g·cm-3[1] équation[4] : $\rho=1.7968/0.28749^{(1+(1-T/552 )^{ 0.3226 })}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 161,11 à 552 K. Valeurs calculées : 1,25568 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 161,11 -112,04 19,064 1,45159 187,17 -85,98 18,6017 1,41639 200,2 -72,95 18,36656 1,39849 213,23 -59,92 18,12854 1,38036 226,26 -46,89 17,88743 1,362 239,29 -33,86 17,64304 1,34339 252,32 -20,83 17,39513 1,32452 265,35 -7,8 17,14345 1,30535 278,38 5,23 16,88771 1,28588 291,41 18,26 16,62759 1,26607 304,44 31,29 16,36272 1,24591 317,47 44,32 16,09267 1,22534 330,5 57,35 15,81698 1,20435 343,53 70,38 15,53509 1,18289 356,56 83,41 15,24635 1,1609 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 369,58 96,43 14,95 1,13834 382,61 109,46 14,64513 1,11512 395,64 122,49 14,33066 1,09118 408,67 135,52 14,00525 1,0664 421,7 148,55 13,66723 1,04066 434,73 161,58 13,3145 1,01381 447,76 174,61 12,94432 0,98562 460,79 187,64 12,55299 0,95582 473,82 200,67 12,1354 0,92403 486,85 213,7 11,68405 0,88966 499,88 226,73 11,18719 0,85183 512,91 239,76 10,62457 0,80899 525,94 252,79 9,95538 0,75803 538,97 265,82 9,06873 0,69052 552 278,85 6,250 0,47589
T° d'auto-inflammation	90 °C[1]
Point d’éclair	-30 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air	1–50 % vol[1]
Pression de vapeur saturante	à 25 °C : 48 kPa[1] équation[4] : $P_{vs}=exp(67.114+\frac{-4820.4}{T}+(-7.5303) \times ln (T) + (9.1695E-3) \times T^{1})$ Pression en pascals et température en kelvins, de 161,11 à 552 K. Valeurs calculées : 47 837,88 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 161,11 -112,04 1,4944 187,17 -85,98 39,54 200,2 -72,95 143,49 213,23 -59,92 438,02 226,26 -46,89 1 160,92 239,29 -33,86 2 737,79 252,32 -20,83 5 856,99 265,35 -7,8 11 542,85 278,38 5,23 21 218,14 291,41 18,26 36 749,49 304,44 31,29 60 472,39 317,47 44,32 95 196,32 330,5 57,35 144 192,6 343,53 70,38 211 169,54 356,56 83,41 300 239,81 T (K) T (°C) P (Pa) 369,58 96,43 415 884,85 382,61 109,46 562 920,51 395,64 122,49 746 466,97 408,67 135,52 971 925,43 421,7 148,55 1 244 962,79 434,73 161,58 1 571 505,02 447,76 174,61 1 957 739,45 460,79 187,64 2 410 125,57 473,82 200,67 2 935 413,95 486,85 213,7 3 540 672,71 499,88 226,73 4 233 320,79 512,91 239,76 5 021 167,61 525,94 252,79 5 912 458,45 538,97 265,82 6 915 925,3 552 278,85 8,0408E6
Viscosité dynamique	0,36 mPa·s à 25 °C
Point critique	79,0 bar, 278,85 °C[5]
Conductivité thermique	0,162 W⋅m-1⋅K-1 à 20 °C
Conductivité électrique	78×10-19 Ω-1·cm-1 à 18 °C
Vitesse du son	1 140 m·s-1 à 25 °C [6]
Thermochimie
S0gaz, 1 bar	237,83 J⋅mol-1⋅K-1
Cp	76,45 J⋅mol-1⋅K-1 à 25 °C (liquide) équation[4] : $C_{P} = (8.5600E4) + (-122.00) \times T + (0.56050) \times T^{2} + (-1.4520E-3) \times T^{3} + (2.0080E-6) \times T^{4}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 161,11 à 552 K. Valeurs calculées : 76,435 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 161,11 -112,04 75 770 995 187 -86,15 75 347 990 200 -73,15 75 217 988 213 -60,15 75 145 987 226 -47,15 75 134 987 239 -34,15 75 187 987 252 -21,15 75 311 989 265 -8,15 75 512 992 278 4,85 75 799 995 291 17,85 76 180 1 000 304 30,85 76 668 1 007 317 43,85 77 273 1 015 330 56,85 78 011 1 025 343 69,85 78 896 1 036 356 82,85 79 945 1 050 T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 369 95,85 81 175 1 066 382 108,85 82 606 1 085 395 121,85 84 258 1 107 408 134,85 86 153 1 131 421 147,85 88 316 1 160 434 160,85 90 769 1 192 447 173,85 93 541 1 228 460 186,85 96 657 1 269 473 199,85 100 148 1 315 486 212,85 104 042 1 366 499 225,85 108 373 1 423 512 238,85 113 172 1 486 525 251,85 118 475 1 556 538 264,85 124 317 1 633 552 278,85 131 250 1 724 équation[7] : $C_{P} = (20.461) + (1.2299E-1) \times T + (-1.6184E-4) \times T^{2} + (1.0199E-7) \times T^{3} + (-2.4444E-11) \times T^{4}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 45,254 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 100 -173,15 31 241 410 193 -80,15 38 869 510 240 -33,15 41 985 551 286 12,85 44 621 586 333 59,85 46 936 616 380 106,85 48 914 642 426 152,85 50 564 664 473 199,85 51 996 683 520 246,85 53 208 699 566 292,85 54 211 712 613 339,85 55 081 723 660 386,85 55 820 733 706 432,85 56 442 741 753 479,85 56 994 749 800 526,85 57 482 755 T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 846 572,85 57 912 761 893 619,85 58 317 766 940 666,85 58 696 771 986 712,85 59 051 776 1 033 759,85 59 402 780 1 080 806,85 59 742 785 1 126 852,85 60 065 789 1 173 899,85 60 379 793 1 220 946,85 60 673 797 1 266 992,85 60 931 800 1 313 1 039,85 61 152 803 1 360 1 086,85 61 316 805 1 406 1 132,85 61 404 806 1 453 1 179,85 61 399 806 1 500 1 226,85 61 275 805
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	10,0685 ± 0,0020 eV (gaz)[8]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$\textit{n}_{D}^{25}$ 1,624[2]
Précautions
Directive 67/548/EEC[9]
T F
Numéro index : 006-003-00-3 Classification : F; R11 - Repr. Cat. 3; R62-63 - T; R48/23 - Xi; R36/38 Symboles : T : Toxique F : Facilement inflammable Phrases R : R11 : Facilement inflammable. R62 : Risque possible d’altération de la fertilité. R63 : Risque possible pendant la grossesse d’effets néfastes pour l’enfant. R36/38 : Irritant pour les yeux et la peau. R48/23 : Toxique : risque d’effets graves pour la santé en cas d’exposition prolongée par inhalation. Phrases S : S16 : Conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles - Ne pas fumer. S33 : Éviter l’accumulation de charges électrostatiques. S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S1/2 : Conserver sous clef et hors de portée des enfants. S36/37 : Porter un vêtement de protection et des gants appropriés.
Phrases R : 11, 36/38, 48/23, 62, 63,
Phrases S : 1/2, 16, 33, 36/37, 45,
Transport
336    1131    Code Kemler : 336 : matière liquide très inflammable et toxique Numéro ONU : 1131 : DISULFURE DE CARBONE Classe : 3 Étiquettes : 3 : Liquides inflammables 6.1 : Matières toxiques
NFPA 704
4 3 0
SIMDUT[10]
B2, D1B, D2A, D2B, B2 : Liquide inflammable point d'éclair = -30,00 °C coupelle fermée méthode Setaflash D1B : Matière toxique ayant des effets immédiats graves létalité aiguë : CL50 inhalation/4 heures (souris) = 2 300 ppm D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques embryotoxicité chez l'animal D2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques toxicité chronique : neurotoxicité chez l'animal Divulgation à 0,1 % selon la liste de divulgation des ingrédients
SGH[11]
Danger H225, H315, H319, H361fd, H372, H225 : Liquide et vapeurs très inflammables H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H361fd : Susceptible de nuire à la fertilité. Susceptible de nuire au fœtus. H372 : Risque avéré d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
Écotoxicologie
LogP	1,84[1]
Seuil de l’odorat	bas : 0,01 ppm haut : 0,42 ppm[12]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le sulfure de carbone, de formule chimique CS₂, est un solvant très toxique, utilisé en chimie pour dissoudre de nombreux composants organiques, ainsi que le soufre, le phosphore blanc, le sélénium, le diiode, le caoutchouc ou les résines et les cires. Il est aussi utilisé comme intermédiaire de synthèse dans la fabrication de nombreux composés organiques soufrés : agents de vulcanisation du caoutchouc, produits pharmaceutiques, produits phytosanitaires (fongicides, insecticides). Au XIX^e siècle, il fut utilisé pour lutter contre le phylloxéra de la vigne.

Propriétés physiques

Le sulfure de carbone est un liquide dense et volatil, avec un haut degré d'inflammabilité dans l'air, une température d'auto-inflammation remarquablement basse ainsi qu'une sensibilité exacerbée à l'électricité statique.

Occurrence et synthèse

De petites quantités de disulfure de carbone sont synthétisées lors des éruptions volcaniques et dans les marais. Dans l'industrie CS₂ était produit à partir de charbon (ou de coke) et de soufre à haute température. La filière gaz naturel utilise une température de réaction plus basse de l'ordre de 600 °C, réaction catalysée par du gel de silice ou de l'alumine^[13]

CH₄ + 1/2 S₈ → CS₂ + 2 H₂S

Cette réaction est analogue à la combustion du méthane. Bien que structurellement similaire au dioxyde de carbone, CS₂ est extrêmement inflammable :

CS₂ + 3 O₂ → CO₂ + 2 SO₂

Réactions

Comparé au dioxyde de carbone, CS₂ est plus réactif vis-à-vis des nucléophiles et est plus facile à réduire. Cette différence de réactivité s'explique par le caractère p-donneur faible du soufre qui rend le carbone plus électrophile. Cette réactivité est très utilisée pour la synthèse de composés organosulfurés.

Additions nucléophiles

Les nucléophiles comme les amines réagissent pour donner des dithiocarbamates:

2R₂NH + CS₂ → [R₂NH₂⁺][R₂NCS₂^-]

Les xanthates se forment de façon similaire à partir d'alcoolates:

RONa + CS₂ → [Na⁺][ROCS₂^-]

Cette réaction est le point de départ de la fabrication de cellulose réarrangée, principal composant de la rayonne viscose et du cellophane. Les xanthates et leurs équivalents soufrés les thioxanthates (dérivé d'un traitement de CS₂ par des thiolates de sodium) sont utilisés comme agents de flottation dans le traitement de certains minerais. La réaction avec le sulfure de sodium donne l'ion trithiocarbonate:

Na₂S + CS₂ → [Na⁺]₂[CS₃^2-]

Réduction

Le sodium réduit CS₂ et donne l'hétérocycle « dmit^2- »^[14]:

3 CS₂ + 4 Na → Na₂C₃S₅ + Na₂S

Une réduction électrochimique directe donne l'anion tétrathiooxalate^[15]:

2 CS₂ + 2^e- → C₂S₄^2-

Chloration

La production de tétrachlorure de carbone à partir de CS₂ est la voie de synthèse majoritairement employée^[13]:

CS₂ + 3 Cl₂ → CCl₄ + S₂Cl₂

Cette conversion passe par l'intermédiaire thiophosgène, CSCl₂.

Chimie de coordination

CS₂ est un ligand impliqué dans de nombreux complexes, formant des recouvrements de type Pi. Par exemple CpCo(η²-CS₂)(PMe₃)^[16].

Effets sur la santé

A des niveaux élevés, le sulfure de carbone peut être mortel car il touche le système nerveux. Ce point est critique dans l'industrie de la rayonne viscose où il est présent en plus du sulfure d'hydrogène lui aussi toxique.

Notes et références

1. ↑ ^{a, b, c, d, e, f, g, h, i et j} DISULFURE DE CARBONE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
2. ↑ ^{a, b et c} (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1) 
3. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
4. ↑ ^{a, b et c} (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50 
5. ↑ Properties of Various Gases sur flexwareinc.com. Consulté le 12 avril 2010
6. ↑ (en) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press/Taylor and Francis, 1^er juillet 2010, 91^e éd., 2610 p. (ISBN 9781439820773) [présentation en ligne], p. 14-40 
7. ↑ (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8, ISBN 0-88415-858-6, ISBN 0-88415-859-4) 
8. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press/Taylor and Francis, 17 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791) [présentation en ligne], p. 10-205 
9. ↑ « disulfure de carbone » sur ESIS, consulté le 18 février 2009
10. ↑ « Disulfure de carbone » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
11. ↑ Numéro index 006-003-00-3 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
12. ↑ Carbon disulfide sur hazmap.nlm.nih.gov. Consulté le 14 novembre 2009
13. ↑ ^{a et b} Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
14. ↑ (en)Girolami, G. S.; Rauchfuss, T. B. and Angelici, R. J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry, University Science Books: Mill Valley, CA, 1999.ISBN 0-935702-48-2
15. ↑ (en)Jeroschewski, P. « Electrochemical Preparation of Tetraalkylammonium Salts of Tetrathiooxalic Acid » Zeitschrift für Chemie (1981), volume 21, 412.
16. ↑ (en)Werner, H. « Novel Coordination Compounds formed from CS₂ and Heteroallenes » Coordination Chemistry Reviews, 1982, volume 43, pages 165-185. {DOI| 10.1016/S0010-8545(00)82095-0}

Voir aussi

Articles connexes

• Dioxyde de carbone
• oxysulfure de carbone

Liens et documents externes

• (en) National Pollutant Inventory: Carbon disulfide
• (fr) Fiche toxicologique de l'INRS
• (fr) Fiche Toxicologique Internationale