今日の分子No.53 ：二硫化炭素

数日前、塾生が怪訝な目でこの物質の化学式を見ていました。

高校生にはあまりなじみがないようです。

単純な構造の分子なのですが。

教科書の後ろのほうに出てくる、化学史的には重要な物質なのです。


今日の分子 No.53　二硫化炭素 CS₂

WinMOPACで計算・描画　※空間充填モデル，見やすくするため原子サイズ変更。

構造式「S=C=S」。

二酸化炭素と同じ直線分子。

ちょうど二酸化炭素の酸素原子が、酸素と同族元素である硫黄と置き換わった分子である。

ただし二硫化炭素は分子量が大きいため液体である。

赤熱させた炭素に硫黄蒸気を反応させて合成する。


純度の高いものは無色でほとんど無臭の液体。
（通常は不純物などで不快臭を持つ）

揮発性・引火性である。

第四類危険物（引火性液体）特殊引火物に指定されている。

危険等級はⅠで、第四類危険物の中では最も危険な物質に分類されている。

発火点は90℃。

これは、火を着けなくても90℃になれば自然と発火してしまうことを意味する。
（参考；重油の発火点は約300℃）

また、引火点（火を近づけたら燃える最低の温度）は-30℃以下だとされる。

さらに爆発範囲は1.0～50.0体積％で、異常な広さ、下限値の低さである。

　　☆ 爆発範囲（別名：燃焼範囲）[単位：体積％]；
　　　ある可燃性物質の蒸気が空気と混合しているとき、
　　　着火などのきっかけでその物質が爆発するときの濃度範囲。
　　　可燃性物質が薄すぎても爆発せず、濃すぎても酸素が少なくて爆発しない。
　　　爆発範囲が広かったり、下限値が低かったりすると爆発する危険性が高いと言える。

しかも二硫化炭素は燃えると有毒な二酸化硫黄を出す。

また、二硫化炭素自体きわめて有毒で、農薬（殺虫剤）にも用いられるという。

このように二硫化炭素は非常に危険な物質である。

しかし、二硫化炭素は水に溶けずかつ水よりも重いので、貯槽に水を張り二硫化炭素を沈めることで安全に貯蔵できる。


危険であるが、二硫化炭素はかなり重要な物質である。

二硫化炭素は優秀な溶媒で、多くの有機化合物を溶解し、さらに硫黄・ヨウ素・リン等も溶かす。

ゴム等、高分子化合物を溶かす性質も優秀である。

また、工業化学史最高に重要なもののひとつ、ビスコースレーヨンの製造に使われる。

これは高校の化学Ⅱでも習う。

綿（セルロース）を濃水酸化ナトリウムで処理したのち二硫化炭素に溶かす。
（コロイド溶液になる。これをビスコースと呼ぶ。）

ビスコースを細い穴から希硫酸中に押し出すと、セルロースが再生し綺麗な繊維になる。

こうして得られた繊維をビスコースレーヨンと言い、品質の低い綿を美しい絹状繊維に作り変えることのできる、画期的な技術である。

ちなみに、ビスコースを膜状に再生するとセロハンになり、こちらも言わずもがな生活に役立つ材料である。


ビスコースレーヨンができる詳細な経路は高校では習いません。

でも次回詳しく書こうと思うので、興味のある人はご覧ください。
（→コチラです。）


◎ 参考

• 『乙種4類危険物取扱者テキスト』, 工業資格教育研究会編, 実教出版; 三訂版 (2010/09)