Was ist Carbonylsulfid?
Carbonylsulfid ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel COS.
Bei Raumtemperatur und -druck ist es ein farbloses, relativ stabiles, verflüssigtes Gas. Es hat Eigenschaften, die zwischen denen von Kohlendioxid (CO2) und Kohlenstoffdisulfid (CS2) liegen. Es kommt in der Natur zusammen mit Schwefelwasserstoff in Mineralquellen und vulkanischen Abgasen vor.
Carbonylsulfid ist als nicht giftig oder brennbar eingestuft, ist aber in hohen Konzentrationen beim Einatmen hochgiftig. Außerdem wird ihm eine bakterientötende Wirkung auf Bakterien zugeschrieben. Es ist ein Gefahrstoff, der mit seinem Namen und anderen Informationen gekennzeichnet werden muss.
Anwendungen von Carbonylsulfid
Carbonylsulfid hat bakterientötende Eigenschaften und wird als Rohstoff für Insektizide, Pharmazeutika und Herbizide sowie als Zwischenprodukt für Agrochemikalien verwendet.
In der Vergangenheit beschränkte sich seine Verwendung auf Versuche im kleinen Maßstab und als Zwischenprodukt bei der Synthese von Alkylcarbonaten. In den letzten Jahren hat es jedoch als Trockenätzgas im Halbleiter-Multilayer-Resistverfahren Aufmerksamkeit erregt. Seine Verwendung nimmt zu. Die Nachfrage steigt vor allem in den USA und Taiwan, wo es viele Halbleiterproduktionsstätten gibt.
Das Miller-Urey-Experiment hat gezeigt, dass Carbonylsulfid ein Katalysator für die Synthese von Peptiden aus Aminosäuren ist und Berichten zufolge eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens spielt. Das Urey-Miller-Experiment ist eine der ersten experimentellen Untersuchungen über die Entstehung von primitivem Leben und gilt als erster Beweis für die chemische Evolutionstheorie.
Funktionsweise von Carbonylsulfid
Carbonylsulfid hat einen Schmelzpunkt von -138,8 °C und einen Siedepunkt von -50,2 °C. In Anwesenheit von Wasser zersetzt es sich in Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid.
Informationen über die Toxizität von Carbonylsulfid wurden erst 1994 veröffentlicht; in Konzentrationen von mehr als 1000 ppm führt es zum Tod durch plötzliche Krämpfe und Atemlähmung, ohne Reizung oder Geruch. Bei Versuchen mit Ratten starb die Hälfte der Tiere innerhalb von 90 Minuten bei 1400 ppm und 9 Minuten bei 3000 ppm. Andererseits wurden bei Konzentrationen von nur 12 ppm in Tierversuchen über 12 Wochen keine Auswirkungen auf Herz oder Lunge festgestellt.
Struktur von Carbonylsulfid
Die molare Masse von Carbonylsulfid beträgt 60,07 g/mol und seine Dichte 2,51 g/l. Die Schwefelatome sind linear an die Carbonylgruppe gebunden; der interatomare Abstand C=O beträgt 115,78 pm und der interatomare Abstand C=S beträgt 156,01 pm.
Weitere Informationen zu Carbonylsulfid
1. Vorkommen von Carbonylsulfid
In der Natur wird Carbonylsulfid von submarinen Vulkanen ausgestoßen. Es ist die am häufigsten vorkommende Schwefelverbindung in der Atmosphäre und enthält etwa 0,5 ppb. Carbonylsulfid ist auch für den Schwefelkreislauf von Bedeutung. Carbonylsulfid, das in die Stratosphäre gelangt, wird oxidiert, wobei Schwefelsäure entsteht. Es kann innerhalb weniger Jahre am Boden durch die Photosynthese der Pflanzen und im Meer durch die Hydrolyse des Meerwassers abgebaut werden.
Carbonylsulfid kommt auch im interstellaren Medium und in der Atmosphäre der Venus vor. Es ist in geringen Mengen in Käse und Gemüse enthalten und kommt auch in Saatgut und Getreide in einer Konzentration von etwa 0,05-0,1 mg/kg vor.
Carbonylsulfid ist eine typische Schwefelverunreinigung in Synthesegasen. Man geht davon aus, dass ein Drittel seiner Freisetzung in die Atmosphäre auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist. Vom Menschen hergestellte Quellen für Carbonylsulfid sind Zwischenprodukte bei der chemischen Synthese und Nebenprodukte bei der Herstellung von Kohlenstoffdisulfid. Es entsteht auch bei der Verbrennung von Müll und Kunststoffen sowie bei der Herstellung von Kunstfasern und Stärke. Außerdem entstehen sie in Kohlekraftwerken, Kraftfahrzeugen, Ölraffinerien, Biomassebrennstoffen und Backfisch.
2. Synthese von Carbonylsulfid
Carbonylsulfid wurde erstmals 1841 aus Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid synthetisiert; die Eigenschaften von Carbonylsulfid wurden von Carl von Than (1867) aufgeklärt.
Es wird durch die Reaktion von Schwefel mit Kohlenmonoxid gebildet. Es kann im Labor aus Kaliumthiocyanatsulfat synthetisiert werden, aber die Nebenprodukte müssen entfernt werden. Es kann auch durch Hydrolyse von Isothiocyanat in salzsaurer Lösung synthetisiert werden.