Sulfure de carbone

Sulfure de carbone
Général
Nom IUPAC
Synonymes	Anhydride sulfocarbonique Bisulfure de carbone
N CAS	75-15-0
N EINECS	200-843-6
Apparence	liquide incolore, d'odeur caractéristique.
Propriétés chimiques
Formule brute	CS2
Masse molaire	76,141 ± 0,011 g·mol
Moment dipolaire	0,06 D
Diamètre moléculaire	0,453 nm
Propriétés physiques
T° fusion	-111 °C
T° ébullition	46 °C
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 2 g·l
Masse volumique	1,26 g·cm
T° d’auto-inflammation	90 °C
Point d’éclair	-30 °C (coupelle fermée)
Limites d’explosivité dans l’air	1–50 %vol
Pression de vapeur saturante	à 25 °C : 48 kPa
Viscosité dynamique	0,36 mPa·s à 25 °C
Point critique	79,0 bar, 278,85 °C
Conductivité thermique	0,162 W⋅m⋅K à 20 °C
Conductivité électrique	78×10 Ω·cm à 18 °C
Thermochimie
S	237,83 J⋅mol⋅K
Cp	76,45 J⋅mol⋅K à 25 °C (liquide)
Propriétés électroniques
1 énergie d'ionisation	10,0685 ± 0,0020 eV (gaz)
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\text{n}}_D^{25}$ 1,624
Précautions
Directive 67/548/EEC

T

F

NFPA 704
4 3 0
SIMDUT
B2, D1B, D2A, D2B,
SGH
Danger H225, H315, H319, H361fd, H372,
Écotoxicologie
LogP	1,84
Seuil de l’odorat	bas : 0,01 ppm haut : 0,42 ppm
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 siècle, il fut utilisé pour lutter contre le phylloxéra de la vigne.

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.

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

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

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]

Réduction

Le sodium réduit CS₂ et donne l'hétérocycle « dmit » :

3 CS₂ + 4 Na -> Na₂C₃S₅ + Na₂S

Une réduction électrochimique directe donne l'anion tétrathiooxalate:

2 CS₂ + 2e -> C₂S₄

Chloration

La production de tétrachlorure de carbone à partir de CS₂ est la voie de synthèse majoritairement employée :

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).

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.