# Solfuro di carbonio

Il solfuro di carbonio (nome sistematico: disolfuro di carbonio) è un composto binario del carbonio tetravalente con lo zolfo, avente formula molecolare CS$_2$.
La sua molecola è isoelettronica di valenza con l'anidride carbonica e, in analogia a quest'ultima, CS$_2$ è considerato la tioanidride dell'acido tritiocarbonico H$_2$CS$_3$, composto instabile al pari dell'acido carbonico H$_2$CO$_3$, e dal quale derivano i corrispondenti tiosali, importanti in chimica analitica qualitativa.
A temperatura ambiente il solfuro di carbonio si presenta come un liquido incolore molto volatile (T$_{eb.}$ = 46,25 °C) ed estremamente infiammabile, dall'odore etereo piacevole che ricorda in parte quello dolce del cloroformio. Al contrario, in campioni commerciali non purissimi presenta un caratteristico odore sgradevole. Il solfuro di carbonio è fotosensibile e va conservato in recipienti metallici o bottiglie scure, perché l'esposizione alla luce causa una parziale decomposizione con la formazione di una colorazione gialla e la comparsa dell'odore sgradevole.
È un composto irritante e tossico a causa della sua interazione con il sistema nervoso centrale, come pure COS, e nocivo alla riproduzione.
È un composto apolare, pochissimo solubile in acqua, 2,9 g/L, ≈ 0,038 M (20 °C) e con costante dielettrica molto bassa: ε$_r$ = 2,64; tuttavia, è un ottimo solvente, particolarmente apprezzato per cere, grassi, idrocarburi e sostanze non polari in genere; è inoltre il migliore conosciuto per elementi puri quali zolfo elementare, 35,5 g/100 g, e fosforo bianco (P$_4$), 89 g/100 g.
Il solfuro di carbonio è solubile in ogni rapporto con il tetracloruro di carbonio, il benzene, il cloroformio, l'etere di petrolio, l'etere, l'alcool assoluto e l'anidride solforosa liquida; nel metanolo (87,2 g/100 g) è molto solubile, come pure in dimetilsolfossido (45 g/100 g) ed è solubile pure nel tricloruro di fosforile, mentre è praticamente insolubile in solfolano.
Di CS$_2$ sono noti anche gli analoghi con il selenio (CSe$_2$, liquido giallo, p. eb. 125,5 °C) e con il tellurio (CTe2, liquido), che sono via via più instabili, nonché i composti misti CSSe e CSTe.

## Proprietà e struttura molecolare

Il solfuro di carbonio è un composto endotermico: ΔH$_ƒ$° = +89,41 ± 0,71 kJ/mol; questo a differenza di CO$_2$, che invece è un composto fortemente esotermico (ΔH$_ƒ$° = -393,51 ± 0,13 kJ/mol); per completezza, il composto misto COS (solfuro di carbonile, gassoso) è esotermico ma di valore intermedio (ΔH$_ƒ$° = -138,41 kJ/mol). Questo vuol dire che i legami del carbonio con gli eteroatomi, passando da O a S, si indeboliscono notevolmente, rendendo la molecola CS$_2$ parecchio più reattiva di CO$_2$.
Il solfuro di carbonio, l'anidride carbonica e il solfuro di carbonile, data la loro struttura molecolare, sono considerati eteroalleni.

### Struttura molecolare

La molecola del solfuro di carbonio ha formula di struttura S=C=S, è lineare con simmetria D$_{∞h}$, come quella analoga dell'anidride carbonica (O=C=O). Come in quest'ultima, l'atomo centrale C è è ibridato sp e qui forma due doppi legami con due atomi di zolfo, uno da una parte e uno dall'altra; l'angolo di legame è ovviamente di 180° e di conseguenza il momento dipolare è nullo.
La distanza C–S dedotta da indagini diffrattometriche è di 155,80 ± 0,05 pm, un valore leggermente minore del normale (160 pm) per un legame C=S con C ibrido sp$^2$, però alquanto maggiore (quindi legami più deboli) di quella C–O nella CO$_2$ (116,2 pm).

### Chimica ionica in fase gassosa

Il potenziale di ionizzazione del solfuro di carbonio, pari a 10,07 eV, è leggermente minore di quello di COS (11,18 eV), ma alquanto minore rispetto a quello di CO$_2$ (13,78 eV).
L'affinità elettronica di CS$_2$, pari a 0,55 eV, è leggermente maggiore di quella di COS (0,46 eV), mentre quella di CO$_2$ è negativa (≈ −0,6 eV).
La molecola CS$_2$ ha un'affinità protonica di 681,9 kJ/mol, un po' più grande rispetto a COS ( 628,5 kJ/mol), ma molto maggiore di quella della CO$_2$ (540,5 kJ/mol) e in ogni caso di poco inferiore rispetto a H$_2$O (691 kJ/mol), la quale risulta quindi più basica in fase gassosa.
CS$_2$ può fungere da acido di Lewis catturando uno ione fluoruro esotermicamente, con rilascio di 146 kJ/mol, ma molto di meno per la cattura di uno ione cloruro (36,8 kJ/mol), bromuro (34,7 kJ/mol) o ioduro (31 kJ/mol), che sono basi di Lewis molto più deboli.

## Presenza in natura e produzione

Piccole quantità di solfuro di carbonio vengono liberate dalle eruzioni vulcaniche e dalle paludi.
Il CS$_2$ veniva prodotto dalla reazione diretta tra carbonio (o coke) e zolfo a temperature elevate. Una reazione a temperatura più bassa, 600 °C utilizza invece gas naturale come fonte di carbonio in presenza di gel di silice o allumina come catalizzatore
    ${\ce {2 CH4 + S8 -> 2 CS2 + 4 H2S}}$
Il solfuro di carbonio è altamente infiammabile e brucia all'aria formando anidride carbonica e anidride solforosa:
    ${\ce {CS2 + 3 O2 -> CO2 + 2SO2}}$
L'arrostimento del tiocianato mercurico produce, in aggiunta al solfuro mercurico e tetranitruro di tricarbonio, vapore di solfuro di carbonio:
2 Hg(SCN)$_2$ → 2 HgS + C$_3$N$_4$ + CS$_2$ ↑

## Reazioni

Il solfuro di carbonio, sottoposto a scariche elettriche, produce il disolfuro di tricarbonio C$_3$S$_2$ (S=C=C=C=S), che è un liquido rosso (p. fus. ≈ -5 °C), instabile, che lentamente polimerizza a temperatura ambiente; questo è analogo al sottossido di carbonio C$_3$O$_2$.
Reagisce con il cloro formando il tetracloruro di carbonio:
CS$_2$ + 3 Cl$_2$ → CCl$_4$ + S$_2$Cl$_2$
Il solfuro di carbonio reagisce con l'anidride solforica, che si riduce a anidride solforosa, ossidandosi a solfuro di carbonile:
CS$_2$ + 3 SO$_3$ → COS + 4 SO$_2$
Rispetto alla CO$_2$, CS$_2$ è più reattivo verso i nucleofili (SH$^−$, OR$^−$ e ammine primarie e secondarie) e più facilmente riducibile. Riscaldato e sottoposto ad alte pressioni, il solfuro di carbonio polimerizza per dare un solido nero. Queste differenze di reattività possono essere attribuite alla minore forza dei legami C-S rispetto a quelli C-O, che rende il carbonio più facilmente attaccabile, rendendo di fatto il C di CS$_2$ più elettrofilo di quello di CO$_2$.
Trova ampio uso nella sintesi di composti organo-zolfo (quali ad esempio gli xantati ROCS$_2$$^−$ e il metham sodico, un fumigante per suolo) e viene comunemente utilizzato nella produzione del tessuto di viscosa.

## Igiene industriale

L'esposizione a solfuro di carbonio determina il solfocarbonismo, una grave malattia che nel passato assunse un'importante rilevanza sociale dovuta all'ampiezza dei dati epidemiologici. In Italia fu una delle prime malattie professionali riconosciute dall'INAIL.