Καρβονυλοσουλφίδιο

Το καρβονυλοσουλφίδιο είναι η χημική ένωση με το γραμμικό τύπο O=C=S. Η χημικά καθαρή ένωση υπό τις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι ένα άχρωμο εύφλεκτο αέριο με δυσάρεστη οσμή. Η μοριακή του δομή είναι γραμμική και αποτελείται από ένα καρβονύλιο που συνδέεται με διπλό δεσμό με ένα άτομο θείου. Το καρβονυλοσουλφίδιο μπορεί να θεωρηθεί ως ενδιάμεση ένωση μεταξύ του διοξειδίου του άνθρακα και του διθειάνθρακα. Το καρβονυλοσουλφίδιο, το διοξείδιο του άνθρακα και ο διθειάνθρακας είναι ισοηλεκτρονικές ενώσεις.

 Ύπαρξη 
Το καρβονυλοσουλφίδιο είναι η πιο άφθονη θειούχα ένωση που είναι φυσικά παρούσα στην ατμόσφαιρα της Γης, στα 0,5±0,05 ppb, γιατί εκπέμπεται από τους ωκεανούς, τα ηφαίστεια και τα βαθιούς αεραγωγούς της θάλασσας. Γι' αυτόν το λόγο, είναι μια σημαντική ένωση στον παγκόσμιο κύκλο του θείου. Μετρήσεις σε πυρήνες Ανταρκτικού πάγου και από τον παγιδευμένο αέρα στο χιόνι πάνω από τους παγετώνες έδωσαν λεπτομερή εικόνα των συγκεντρώσεων καρβονυλοσουλφιδίου από το 1640 ως τον παρόντα χρόνο, επιτρέποντας την κατανόηση της σχετικής σημαντικότητας των ανθρωπογενών και μη ανθρωπογενών πηγών του αερίου στην ατμόσφαιρα της Γης. Κάποια ποσότητα από το καρβονυλοσουλφίδιο μεταφέρεται στη στρατόσφαιρα και οξειδώνεται σχηματίζοντας θειικό οξύ. Το θειικό οξύ παίζει ιδιαίτερο στην ενεργειακή ισορροπία εξαιτίας της σκέδασης του φωτός. Η μακρά ατμοσφαιρική ζωή του καρβονυλοσουλφιδίου το κάνει κύρια πηγή των στρατοσφαιρικών θειικών ιόντων, μέσω του διοξειδίου του θείου από την ηφαιστειακή δραστηριότητα που είναι επίσης σημαντική πηγή θείου για τη γήινη ατμόσφαιρα. Το καρβονυλοσουλφίδιο αφαιρείται από τη γήινη ατμόσφαιρα από τη γήινη χλωρίδα με ένζυμα που σχετίζονται με τη λήψη διοξειδίου του άνθρακα κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, αλλά και από υδρόλυση του αερίου από το νερό των ωκεανών. Οι απώλειες από τέτοιες διεργασίες περιορίζουν την παρουσία του αερίου στην ατμόσφαιρα σε λίγα έτη.

Οι μεγαλύτερες ανθρωπογενείς πηγές του καρβονυλοσουλφιδίου συμπεριλαμβάνουν τη χρήση του ως χημικό ενδιάμεσο και ως παραπροϊόν της παραγωγής διθειάνθρακα. Ωστόσο, σχετίζεται επίσης με τη χρήση ελαστικών των αυτοκινήτων, οι μονάδες παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα, οι υψικάμινοι, η καύση βιομάζας, η επεξεργασία ψαριών, η καύση απορριμμάτων και πλαστικών, η παραγωγή πετρελαίου, η παραγωγή συνθετικών υφασμάτων, η παραγωγή αμύλου και ελαστικών. Τα μέσα παγκόσμια επίπεδα έκλυσης καρβονυλοσουλφιδίου εκτιμούνται σε περίπου 3 εκατομμύρια τόνους ανά έτος, με λιγότερο από το 1/3 απ' αυτά να σχετίζονται με τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Μια άλλη πηγή έκλυσης είναι το θείο που συμπεριέχεται ως πρόσμειξη σε πολλά αέρια καύσιμα, όπως το συνθετικό αέριο, που παράγονται από ανθρακοθειούχα κοιτάσματα. Το καρβονυλοσουλφίδιο είναι παρόν σε τρόφιμα, όπως το τυρί και κατεργασμένα λαχανικά της οικογένειας του λάχανου. Ακόμη, ίχνη του καρβονυλοσουλφιδίου βρίσκονται φυσικά σε δημητριακά και σπόρους στο εύρος 50-100 μg/kg.

Πέρα από τη Γη, το καρβονυλοσουλφίδιο έχει παρατηρηθεί στο διαστρικό ενδιάμεσο, στον κομήτη 67P και στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, όπου, επειδή είναι δύσκολη η παραγωγή του καρβονυλοσουλφιδίου με ανόργανα μέσα, θεωρείται η παρουσία του ως ένδειξη ζωής.

 Ιστορία 
Το καρβονυλοσουλφίδιο πρωτοπεριγράφηκε το 1841, αλλά προφανώς χαρακτηρίστηκε λανθασμένα ως μείγμα διοξειδίου του άνθρακα και υδρόθειου. Ο Carl von Than πρώτος χαρακτήρισε την ουσία αυτή το 1867.

 Παραγωγή 
Το καρβονυλοσουλφίδιο σχηματίζεται όταν μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με τήγμα θείου:

Αυτή η χημική αντίδραση αντιστρέφεται πάνω από τους 930°C. 
Μια εργαστηριακή σύνθεση περιλαμβάνει την αντίδραση θειοκυανικού καλίου και θειικού οξέος:

Το αέριο που λαμβάνεται περιέχει σημαντικές ποσότητες παραπροϊόντων και χρειάζεται καθαρισμό. Υδρόλυση ισοθειοκυανικών αλάτων με υδροχλωρικό οξύ δίνει επίσης COS.

 Αντιδράσεις 
Η υδρόλυση του COS υποστηρίζεται από καταλύτες που βασίζονται στο χρώμιο:

Αυτή η μετατροπή καταλύεται σε διάλυμα με ένζυμα ανθρακικής ανυδράσης που βρίσκονται σε φυτά και θηλαστικά. Εξαιτίας αυτής της χημικής δραστικότητας, η απελευθέρωση καρβονυλοσουλφιδίου από μικρά οργανικά μόρια έχει αναγνωριστεί ως μια στρατηγική για την παροχή υδρόθειου, το οποίο είναι ένα αέριο μόριο σηματοδότησης.

 Εφαρμογές 
Το COS χρησιμεύει ως ενδιάμεση ένωση στην παραγωγή θειοκαρβαμικών ζιζανιοκτόνων.

Αυτή η ένωση βρέθηκε ότι καταλύει το σχηματισμό πεπτιδίων από αμινοξέα. Αυτό βρέθηκε ως μια επέκταση στο πείραμα Miller-Urey και προτάθηκε ότι το COS έπαιξε σημαντικό ρόλο στην προέλευση της ζωής.

Στην επιστήμη οικοσυστημάτων. χρησιμοποιείται αυξανόμενα για να περιγράψει το ρυθμό της φωτοσύνθεσης.

Το COS είναι ένα εν δυνάμει εναλλακτικό υποκαπνιστικό αντί του βρωμομεθανίου και της φωσφίνης. Σε κάποιες περιπτώσεις, ωστόσο, τα υπολείμματα στους κόκκους έχουν ως αποτέλεσμα γεύσεις που είναι απαράδεκτες για τους καταναλωτές, όπως για παράδειγμα στο κριθάρι που χρησιμοποιείται για ζυθοποιία.

 Τοξικότητα 
Το COS έχει την οσμή χαλασμένου αυγού που είναι χαρακτηριστική για τα σουλφίδια, παρ' όλο που κάποιες πηγές προτείνουν ότι η οσμή αυτή οφείλεται σε άλλες θειούχες προσμείξεις στα δείγματα COS και ότι δεν υπάρχει στη χημικώς καθαρή ένωση.CDC, Hydrogen Sulfide and Carbonyl Sulfide, 4. Chemical and Physical Information, p. 139. Retrieved 20 April 2025. Το κατώφλι ανίχνευσης εκτιμάται στα 135 μg/m³. 

Ως το 1994, ήταν περιορισμένη η υπάρχουσα πληροφόρηση πάνω στην οξεία τοξικότητα του COS στους ανθρώπους και τα ζώα. υψηλές συγκεντρώσεις (πάνω από 1000 ppm) μπορούν να προκαλέσουν ξαφνική κατάρρευση, σπασμούς και θάνατο από αναπνευστική παράλυση.Περιστασιακοί θάνατοι έχουν αναφερθεί πρακτικά χωρίς τοπικό ερεθισμό ή οσφρητική προειδοποίηση. Πειράματα σε αρουραίους, 50% των ζώων πέθαναν όταν εκτέθηκαν στα 1400 ppm COS για 90 λεπτά, ή στα 3000 ppm για 9 λεπτά. Περιορισμένες μελέτες σε πειραματόζωα προτείνουν επίσης ότι η συνεχιζόμενη εισπνοή χαμηλών συγκεντρώσεων (γύρω στα 50 ppm για ως 12 εβδομάδες) δεν επηρεάζουν τους πνεύμονες ή την καρδιά.

Παραπομπές

Κατηγορία:Οξείδια
Κατηγορία:Ανόργανες ενώσεις άνθρακα
Κατηγορία:Αέρια θερμοκηπίου