Carbonylsulfid

Strukturformel
Strukturformel von Carbonylsulfid
Allgemeines
Name	Carbonylsulfid
Andere Namen	Kohlenoxidsulfid Carbonoxysulfid COS
Summenformel	COS
Kurzbeschreibung	farbloses, übelriechendes Gas<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 207-340-0 ECHA-InfoCard 100.006.674 PubChem 10039 ChemSpider 9644 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	60,07 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	2,72 g·l−1 (0 °C, 1013 hPa)<ref name="GESTIS" /> 1,18 g·cm−3 (flüssig am Siedepunkt)<ref name="GESTIS" />
Schmelzpunkt	−138,81 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	−50,2 °C<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	1,13 MPa (20 °C)<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	schlecht in Wasser (1,45 g·l−1)<ref name="GESTIS" />
Brechungsindex	1,24 (−87 °C)<ref name="CRC90_3_88">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-88.</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 220​‐​280​‐​331 P: 210​‐​260​‐​304+340+315​‐​377​‐​381​‐​403​‐​405<ref name="GESTIS" />
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−142,0 kJ/mol<ref name="CRC90_5_20">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-20.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Carbonylsulfid ist ein farbloses, brennbares, giftiges Gas mit unangenehmem Geruch. Chemisch reines COS soll allerdings geruchlos sein.<ref name="Römpp">Eintrag zu Kohlenoxidsulfid. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref> Es spielt vor allem in der Atmosphärenchemie eine wichtige Rolle.

Geschichte

Entdeckt wurde es 1867 vom ungarischen Chemiker Carl von Than. 1868 erhielt von Than für seine Arbeiten über die Absorptionskoeffizienten von COS den Lieben-Preis.

Vorkommen

Carbonylsulfid entsteht vor allem in der Atmosphäre. Es kommt jedoch auch in Erdgas, vulkanischen Gasen, Biogas und als Nebenprodukt in der chemischen Industrie vor.<ref>ESPERE Klimaenzyklopädie: Gase aus Seewasser (Memento vom 23. Mai 2014 im Internet Archive).</ref> Zum ersten Mal in einem Kometen wurde es bei der radioteleskopischen Beobachtung von C/1996 B2 (Hyakutake) im Jahr 1996 gefunden.<ref>L. M. Woodney, J. McMullin, M. F. A’Hearn: Detection of OCS in comet Hyakutake (C/1996 B2). In: Planetary and Space Science. Bd. 45, Nr. 6, 1997, S. 717–719, doi:10.1016/S0032-0633(97)00076-7.</ref>

Gewinnung und Darstellung

Im Labor lässt sich Carbonylsulfid aus Kaliumthiocyanat und Schwefelsäure darstellen. Dabei entsteht neben Kaliumhydrogensulfat und Ammoniumhydrogensulfat auch gasförmiges COS mit verschiedenen Verunreinigungen wie Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdisulfid, Formaldehyd und Blausäure. Es muss daher gereinigt werden.<ref name="Svoronos">P. D. N. Svoronos, T. J. Bruno: Carbonyl Sulfide: A Review of Its Chemistry and Properties. In: Ind. Eng. Chem. Res. 41, 2002, S. 5321–5336, doi:10.1021/ie020365n.</ref>

<math>\mathrm{KCNS + 2\,H_2SO_4 + H_2O \rightarrow KHSO_4 + NH_4HSO_4 + COS}</math>

Ein anderer Syntheseweg besteht in der Reaktion von Kohlenstoffmonoxid mit Schwefeldampf in glühenden Röhren:<ref name="Römpp" />

<math>\mathrm{CO + S \longrightarrow COS}</math>

Eine weitere Möglichkeit zur Synthese von COS ist die unvollständige Oxidation eines stöchiometrischen Gemisches aus Kohlenstoff und Schwefel mit Sauerstoff gemäß folgender Reaktionsgleichung:<ref name="Breitmeier/Jung">Eberhard Breitmaier, Günther Jung: Organische Chemie - Grundlagen, Verbindungsklassen, Reaktionen, Konzepte, Molekülstruktur, Naturstoffe, Syntheseplanung, Nachhaltigkeit. 7., überarb. Auflage. Georg Thieme Verlag, 2012, ISBN 978-3-13-541507-9, S. 436.</ref>

<math>\mathrm{2 \ C + 2 \ S + O_2 \longrightarrow 2 \ COS}</math>

Eigenschaften

Datei:Carbonyl-sulfide-2D-dimensions.png

Lineare Molekülstruktur mit Angabe der Bindungslängen.

Das Carbonylsulfid-Molekül hat eine lineare Struktur: Das Kohlenstoffatom ist jeweils über eine Doppelbindung mit Schwefel und Sauerstoff verknüpft. Es ist isovalenzelektronisch zu Kohlenstoffdioxid und Schwefelkohlenstoff.

Bei der Verbrennung an Luft entstehen Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid:

<math>\mathrm{2\ COS + 3\ O_2 \longrightarrow 2\ CO_2 + 2\ SO_2}</math>

Mit Wasser oder Wasserdampf hydrolysiert es zu Kohlenstoffdioxid und Schwefelwasserstoff:

<math>\mathrm{COS + H_2O \longrightarrow CO_2 + H_2S}</math>

Carbonylsulfid hat eine kritische Temperatur von 105,3 °C, einen kritischen Druck von 63,5 bar und ein kritisches Volumen von 0,1351 m³·kmol⁻¹.<ref name="Svoronos" /> Die Verbindung bildet leicht entzündliche Gas-Luft-Gemische. Der Explosionsbereich liegt zwischen 6,5 Vol.-% (160 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 29 Vol.-% (730 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="GESTIS" /><ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref>

Atmosphärenchemie

Datei:COS Sources and Sinks.svg

COS-Quellen, -Senken und -Flüsse in terrestrischen Ökosystemen sowie der COS-Austausch zwischen Troposphäre und Stratosphäre und zwischen Vegetation und Boden

Carbonylsulfid ist ein die Aerosolbildung in der Atmosphäre (und so das Klima) beeinflussendes Gas und das dominierende schwefelhaltige Gas in der Atmosphäre. Grund dafür ist seine Langlebigkeit in der Atmosphäre. Es wird wie Distickstoffmonoxid (Lachgas) in der Troposphäre nicht abgebaut und gelangt damit in die Stratosphäre. Dort wird es zu Sulfataerosolen umgewandelt, die Sonnenlicht in den Weltraum reflektieren und so zur Kühlung der Erde beitragen.<ref>Max-Planck-Institut für Chemie: Faszination Forschung (Memento vom 6. April 2011 im Internet Archive).</ref>

Gebildet wird es in der Natur vor allem durch die Einwirkung von Sonnenlicht auf schwefelhaltige organische Verbindungen (z. B. Dimethylsulfoxid und CS) in den oberen Schichten der Ozeane (vor allem Küstengebiete). Carbonylsulfid entsteht auch durch die Oxidation von Kohlenstoffdisulfid, das aus anthropogegen Quellen stammt. Kohlenstoffdisulfid wird etwa bei der Herstellung von Ruß und bei der Viskoseproduktion freigesetzt.<ref name="BlakeNJ">N. J. Blake u. a.: Carbonyl sulfide and carbon disulfide: Large‐scale distributions over the western Pacific and emissions from Asia during TRACE‐P. In: Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 109.D15, 2004, doi:10.1029/2003jd004259.</ref>

Verwendung

Carbonylsulfid wird zur Containerbegasung zur Bekämpfung von Schädlingen wie Mäusen und Ratten benutzt.<ref name="Römpp" /> In der organischen Synthese dient es zur Herstellung von Thiosäuren, substituierten Thiazolen und Thiocarbamaten.<ref name="Römpp" />

Biologische Bedeutung

Viele Pflanzen nehmen Carbonylsulfid am Tage als organische Schwefelquelle auf. Die Verbindung spielt auch bei der Bildung von Eiweißketten aus Aminosäuren eine Rolle und es wird angenommen, dass ihr eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens zukommt.

Einzelnachweise

<references />