羰基硫
| 羰基硫 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Carbon oxide sulfide | |
| 英文名 | Carbonyl sulfide |
| 別名 | 氧硫化碳、硫化羰 |
| 識別 | |
| CAS號 | 463-58-1 
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| 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 |
| 性質 | |
| 化學式 | COS |
| 莫耳質量 | 60.07 g·mol⁻¹ |
| 密度 | 2.51 g/L (氣, 20 °C) 0.985 g/mL (液, 20 °C) |
| 熔點 | −139 °C (134 K) |
| 沸點 | −50 °C (223 K) |
| 溶解性（水） | 54 mL/100 mL (20 °C) |
| 溶解性（其他） | 可溶於醇、二硫化碳 |
| 偶極矩 | 0.72 D |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 三方晶系 (固態)，每個晶胞只含有1個OCS分子 |
| 分子構型 | 氣態分子為直線型 |
| 熱力學 | |
| ΔfHm⦵298K | −142.0 kJ·mol−1 (氣態) |
| S⦵298K | 231.56 J·K−1·mol−1 (氣態) |
| 熱容 | 41.50 J·K−1·mol−1 (氣態) |
| 危險性 | |
| 警示術語 | R：R11, R20, R36, R37, R38 |
| MSDS | MSDS |
| 歐盟編號 | 未列出 |
| 主要危害 | 可燃，吸入羰基硫含量超過100ppm的空氣對身體有害 |
| 爆炸極限 | 12－28% |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 羰基硒 羰基碲 羰基釙 |
| 相關化學品 | 二氧化碳、二硫化碳 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
羰基硫性質穩定，但會與氧化劑強烈反應，水分存在時也會腐蝕金屬。可燃。有毒，但與硫化氫一樣，會使人對其在空氣中的濃度產生低估。
製取
羰基硫首先由J. P. Couërbe在1841年製得，[1]但Couërbe將它誤認為是硫化氫和二氧化碳的混合物。1867年，Carl von Than首先對羰基硫進行了分析。
目前羰基硫主要通過下面六種方法製取：
- 常壓、350－450℃和金屬硫化物（如硫化鎳、硫化鉀、硫化鈉）催化下，由摩爾比為3-5:1的一氧化碳與硫磺氣相反應製取。反應0.5－2min，產率可在90%以上。溫度超過1200K時，羰基硫分解為一氧化碳和硫。
- 1.27MPa、125－130℃下，以丁醇為溶劑，用乙酸鈉催化一氧化碳和硫磺的反應而得。反應產率約90%。
- 由二硫化碳與尿素在120-160℃下反應製取。反應產率可達90%－98%。
- 由二氧化硫和一氧化碳在760－980℃和木炭催化下反應製取。
- 由硫化氫和二氧化碳在常壓，250－400℃和碳酸鈉、硫酸鉀等催化劑存在下反應製取。
- 實驗室中通常用粉狀硫氰酸鉀／硫氰酸銨和濃硫酸反應製取羰基硫。這個反應會產生大量的副產物，生成的氣態羰基硫經氫氧化鈉吸收，冷卻，在液氦溫度下冷凍抽空提純。[2]
存在及應用
空氣中的羰基硫是全球硫循環中的一環：火山爆發和深海熱液噴口中都會產生羰基硫，羰基硫也以0.5 (±0.05) ppb的濃度微量存在於大氣中。羰基硫也是合成氣的主要含硫雜質之一。大氣中的羰基硫在平流層中被氧化為硫酸。
星際介質中也檢測到了羰基硫的存在。
奶酪和捲心菜亦會產生少量的羰基硫。羰基硫在糧食和種子中的含量一般在0.05-0.1 mg/kg之間。
羰基硫可替代溴甲烷和磷化氫而被用作熏蒸劑。有機合成中，用於合成硫代酸、取代噻唑、殺蟲劑巴丹、除草劑燕麥敵、殺草丹等。石化工業中用作在線儀表的校正氣、標準氣。
由於早期的地球上火山遍布地表，火山爆發非常頻繁，因此羰基硫也被認為是早期地球大氣中的組分之一。最近的研究中，Scripps和Salk研究所的研究人員在有／無空氣和其他物質（比如金屬離子）的條件下，分別將羰基硫通入含有胺基酸的水溶液中，使其在溫和的條件下發生反應，然後在劇烈反應數分鐘後分析產物，結果發現每種環境下都有產率非常高的二肽、三肽和四肽生成。這顯示了羰基硫對胺基酸縮合形成多肽的反應有催化作用，從而在一定程度上對米勒-尤列實驗中產生的胺基酸如何縮合進行了解釋，為生命起源理論補上了重要的一環。[3]
參考資料
- ^ Couërbe, J. P. Ueber den Schwefelkohlenstoff. Journal für Praktische Chemie. 1841, 23: 83–124. doi:10.1002/prac.18410230105.
- ^ Ferm R. J. The Chemistry of Carbonyl sulfide. Chemical Reviews. 1957, 57 (4): 621–640. doi:10.1021/cr50016a002.
- ^ Luke Leman, Leslie Orgel, M. Reza Ghadiri. Carbonyl Sulfide–Mediated Prebiotic Formation of Peptides. Science. 2004, 306 (5694): 283–286. PMID 15472077. doi:10.1126/science.1102722.
延伸閱讀
- Beck, M. T.; Kauffman, G. B. COS and C3S2: The Discovery and Chemistry of Two Important Inorganic Sulfur Compounds. Polyhedron. 1985, 4 (5): 775–781. doi:10.1016/S0277-5387(00)87025-4.
- Crutzen, P. The possible importance of COS for the sulfate layer of the stratosphere. Geophys. Res. Lett. 1976, 3: 73–76. doi:10.1029/GL003i002p00073.
- Svoronos P. D. N., Bruno T. J. Carbonyl sulfide: A review of its chemistry and properties. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2002, 41 (22): 5321–5336. doi:10.1021/ie020365n.