Сероуглерод

CS₂ (сернистый углерод, хим.-техн.) — С. открыт Лампадиусом в 1796 г.; он представляет бесцветную, легкоподвижную жидкость с приятным эфирным запахом, когда он чист; уд. в. его при 0° — 1,2922; 15° — 1,2708; 20° — 1,2636; при темп. кип. — 1,2233 (уд. веса отнесены к воде при 4°); темп. кип. 46,5—46,8°; критич. темп. 196,2°, теплоемкость 0,2179 (между 5° и 10°) и 0,2206 (между 15° и 20°); скрытая теплота испарения 90 кал. при 0° и 86,7 при темп. кип. С. затвердевает около —116°; обладает большим показателем преломления, именно 1,65234 для фрауэнгоферовой линии F и 1,61736 для линии С; мало растворим в воде; растворимость его уменьшается с температурой, напр., в 1 литре воды при 0° растворяется 2,04 г С., при 10° — 1,94; при 20° — 1,79; при 30° — 155; 40° — 1,11; 49° — 0,14 г (Пармантье и Шансель). Вода, насыщенная С., имеет антисептические свойства. С абсолютным спиртом С. смешивается во всех пропорциях; водный же спирт растворяет его до известного предела и тем меньше, чем больше спирт содержит воды (на этом был основан один из способов для определения крепости спирта). С. легко растворяется в эфире и жирных маслах. Он растворяет серу, фосфор, бром, йод, каучук, гуттаперчу, смолы, жиры, сероводород, сернистую кислоту, окислы азота и проч. Сероуглерод медленно разлагается при хранении, в особенности при действии света и воды; при этом выделяется красно-бурое вещество, вероятно, CS. При пропускании через накаленную трубку С. разлагается постепенно на уголь и серу, причем устанавливается известное равновесие, так как в этих же условиях происходит образование CS₂ соединением углерода с серой. Соединение это происходит с поглощением тепла (26 б. кал. на молекулу); этим и объясняется сравнительно легкое распадение С. на свои составные части; напр. при взрыве гремучей ртути в парах С. он распадается на серу и уголь, который выделяется в мелкораздробленном состоянии. С. очень легко воспламеняется — по Бертело, даже легче эфира; при горении выделяется большое количество тепла (3,49 б. кал. на 1 г CS₂); в смеси с кислородом пары С. сгорают со взрывом. Азотная кислота при обыкн. темп. не действует на С.; при взбалтывании С. с дымящейся азотной кислотой он извлекает растворенный в ней азотноватый ангидрид NO₂. Смесь С. с NO₂ образует взрывчатое вещество, так наз. панкластит; серная кислота разлагает С. С. способен соединяться со щелочами, сернистыми металлами и аминами, образуя различные тиосоединения. Он вредно действует на организм; при вдыхании производит головную боль, рвоту и вызывает общее угнетенное состояние, меланхолию, сопровождающуюся притуплением памяти и половым бессилием; поэтому при фабрикации и применении С. должны быть приняты все меры, чтобы предохранить рабочих от отравления парами С.

Получение С. Сущность различных способов, служащих для фабрикации С., заключается в том, чтобы действовать парами серы на уголь, нагретый до определенной температуры; тогда происходит прямое соединение углерода с серой; образующийся С. сгущается охлаждением. На выход С. и на чистоту его при одном и том же устройстве приборов, в которых ведется операция, влияет температура и свойства угля. Уголь должен, по возможности, меньше содержать золы, водорода и кислорода, так как сера может соединяться с ними и таким образом происходит потеря ее; кроме того, тогда могут образоваться различные неприятно пахнущие вещества, растворяющиеся в С. и сообщающие ему противный редечный запах; уголь поэтому перед операцией прокаливают. Взаимодействие между парами серы и углем производится в глиняных или чугунных ретортах различного устройства, круглого или эллиптического сечения. Реторты делаются вообще не очень широкими, чтобы их можно было легче прогревать. Чугунные реторты удобнее глиняных и служат при хорошем уходе несколько лет. На фиг. 1 изображено получение С. по способу Перонселя.

Фиг. 1.

В печи С на чугунной тумбе В стоит чугунная реторта А в 2 м высоты, 30 стм диам. и 6 стм толщины; стенки ее вымазаны глиной снаружи и внутри. В крышке реторты находятся отверстия Ε и E', через Е' загружается по мере надобности древесный уголь; в E вставлена фарфоровая трубка с, не достигающая на 8—10 стм дна реторты, на котором лежит слой кокса. Фарфоровая трубка служит для питания реторты серой, которую от времени до времени бросают в трубку. Реторта имеет тубулус Н, который соединяется с глиняным двугорлым баллоном I; в другое горло баллона вмазана гончарная труба P, ведущая к змеевику Q. Операция ведется следующим образом. На дно реторты насыпают слой кокса, вставляют фарфоровую трубку, заполняют всю реторту древесным углем и начинают ее накаливать. Когда температура достигла вишнево-красного каления, о чем судят через отверстия в кирпичной кладке печи D, в фарфоровую трубку бросают серу и закрывают ее пробкой. Образующийся С. частью сгущается в баллоне I, частью в холодильнике Q. Из баллона С. стекает в флорентийский сосуд L, где собирается под водой и вытекает через сифон М в склянку N. Серу бросают в реторту почти через каждые 10 минут, уголь же загружают 1—2 раза в сутки, так что операция ведется непрерывно и останавливается только изредка для чистки реторты от накопившихся остатков, что сопряжено с большими неудобствами благодаря выделению из нее удушливых паров. Выход С., по опытам Сидо, на 5 г угля при темно-красном калении составляет 17 г, при вишнево-красном — 23 г и светло-красном — 12,7 г. Более накаленной является нижняя часть реторты, где происходит почти вся реакция, верхняя же часть для уменьшения диссоциации С. держится при более низкой температуре. Реторта дает около 100 кг С. в сутки. Так как С. очень летуч и пары его легко воспламеняются, то при фабрикации его должны строго соблюдаться все противопожарные предосторожности. Вместе с С. при действии серы на уголь образуется сероокись углерода, сернистый газ и другие неприятно пахнущие соединения, которые проходят, не сгущаясь, через холодильник и, выходя наружу, отравляют окружающую атмосферу. Чтобы устранить это, в некоторых аппаратах газы из холодильника пропускают через известь или, еще лучше, через ящики, наполненные массой, служащей для очистки светильного газа (Ламингова масса, см.), отсюда потом извлекают серу (см. Сера, техн.). Гораздо более усовершенствованные аппараты употребляются на английских фабриках (фиг. 2).

Фиг. 2.

Чугунная или гончарная реторта А помещается в печи D, внутренние стенки которой D' из огнеупорного кирпича; в стенке проделано отверстие d, чтобы следить за нагреванием реторты; Е — решетка, Е' — зольник. Около реторты, отступя на 1 стм от ее стенок, делается кожух — тоже из огнеупорного кирпича. Внизу реторта имеет длинный и широкий отросток М; через него очищают реторту время от времени от накопляющихся остатков; чистка производится через дверь n; остатки сбрасываются в яму N, из которой идет вытяжной канал т для паров. В этот же отросток М льется по трубке о сера, которая держится расплавленною в котле О с клапаном с'. В реторте сверху находятся две горловины С, С'; через одну из них С' производится загрузка угля; в это же время к другому подводят вытяжную трубу Н, которая проходит через крышу здания и выводит выделяющиеся из реторт пары наружу. Отводная труба для С. I идет, поднимаясь вверх; здесь сгущаются пары серы, не вошедшей в реакцию. Жидкая сера стекает при помощи отростка К вновь на дно реторты и не падает на поверхность реторты, как в аппарате Перонселя. Для окончательного освобождения С. от серы служит резервуар Р. Пары С. проходят P и сгущаются в холодильнике Q, с которым при помощи трубки Т соединяется приемник S для жидкого С. Из приемника С. по сифону р стекает в резервуар, из которого давлением воздуха при помощи трубок r и q посылается в склад. Газы, не сгустившиеся в S (преимущественно сероводород), по трубке s идут в промывочный аппарат W с горизонтальными полками, по которым течет масло из сосуда X; здесь задерживаются следы С., уносимого газами. Масло собирается в приемнике V и затем из него отгоняется С. После выхода из промывочного аппарата газ очищается от сероводорода при помощи извести и окиси железа и уже затем выпускается в атмосферу. Сера приливается в реторту через каждые 5 мин. в количестве 0,6—0,8 кг; уголь загружается через 8 час.; он предварительно прокаливается, для чего пользуются теряющимся жаром печи; реторта чистится 1 раз в неделю и дает 200—220 кило С. ежедневно. В различное время делалось много попыток получать С. непосредственно из природных сернистых соединений — колчеданов, гипса и пр., но до сих пор они мало имеют значения для практики.

Очищение. С., полученный вышеописанными способами, содержит в растворе 10—12% серы, сероводород и различные сернистые органические вещества. Чтобы очистить сырой С., его подвергают перегонке и обрабатывают различными реагентами: щелочами, белильной известью, азотно-свинцовой солью и пр. Очищение С. сопровождается большими потерями его (до 25%). Боньер производит перегонку С. в серии котлов В В В B (фиг. 3).

Фиг. 3.

Котлы делаются с двойными стенками; между последними циркулирует пар, который берется из паропровода С и ведется к каждому котлу при помощи отростков C'. Конденсационная вода спускается из котлов через краны D в общую сточную трубу D'. Котел А' наполняется крепким раствором едкого кали и нагревается до 60—65°; в него при помощи трубки P напускается С. из хранителя Н; количество С. определяется по водомерной трубке J. Котлы B двугорлые; они наполнены частью щелочью, частью растворами солей свинца, меди и железа и соединены между собой трубопроводами F, идущими от верхушки шлема одного котла до дна следующего. Пары С. по трубе F идут из одного котла в нижнюю часть другого, проходят через слой промывочной жидкости и, наконец, поступают в холодильник S, где и сгущаются. Дейсс перегоняет С. в большом железном котле, который до 2/3 наполняется С.; сюда приливают несколько литров щелочи, хлорной воды или раствора белильной извести; котел нагревается паром, причем гонку ведут очень медленно. По Зингеру, сырой С. обрабатывается в цилиндре (2 м высоты и 0,7 м диам.) прозрачным известковым раствором, который впрыскивается в него при помощи свинцовой дырчатой трубки, лежащей на дне цилиндра; обработка кончается, когда вытекающий сверху цилиндра известковый раствор оказывается прозрачным. К промытому таким образом С. прибавляют 1% жира и перегоняют на водяной бане, покрыв С. слоем воды в 1 стм. Для получения химически чистого С. из продажного Клоез советует взбалтывать его с ½ % сулемы и перегонять, прибавив 2% бесцветного жира. Сидо взбалтывает его перед перегонкой с ртутью. По Обаху, для окончательного очищения С. поступают следующим образом: продажный С. процеживают через фильтр в колбу с негашеной известью, оставляют на некоторое время и затем отгоняют (не до конца) на водяной ванне, которая держится при 60—70°. Дистиллят взбалтывают с грубо измельченным порошком марганцово-калиевой соли (5 г на 1 литр С.) и оставляют стоять, пока не исчезнет запах сероводорода; затем С. сливают и сначала сильно взбалтывают с несколькими граммами чистой ртути, а потом с сернокислой ртутью (25 г на 1 л. CS₂), пока не исчезнет редечный запах. После такой обработки С. сливают в колбу с хлористым кальцием (пористым), откуда его перегоняют (не на свету) в сухие склянки, где он и хранится в темноте.

Испытание, хранение, применение. Продажный С. должен быть бесцветен и при испарении на стеклышке улетучиваться без остатка; при взбалтывании с углекислым свинцом или свинцовым сахаром он не должен образовать черного сернистого свинца. Для качественного определения присутствия С. стараются вызвать образование роданистого аммония или ксантогеновокислого калия. В первом случае — к жидкости, где подозревается присутствие С.; прибавляют спиртового аммиака, оставляют стоять некоторое время и взбалтывают затем с водой. В присутствии С. вода при подкислении дает красное окрашивание с хлорным железом. Во втором случае приливают к испытуемой жидкости крепкого спиртового раствора едкого кали, взбалтывают, слабо нагревают и извлекают ксантогеновокислый калий водой. Раствор подкисляют уксусной кислотой и прибавляют раствор медного купороса; тогда оседает желтая ксантогеновокислая закись меди. Для хранения больших количеств С. служат цинковые цилиндры на 100 л. емкостью, которые по 10—30 шт. ставятся в отдельном здании (решетчатом сарае); в цилиндре находится кран для выпуска и впуска воздуха и трубка, идущая до дна; через последнюю цилиндр наполняется или опоражнивается (при помощи сифона). Когда цилиндр наполнен, в трубку наливают немного воды и закрывают ее крышкой. Для перевозки по немецким жел. дорогам допускаются цинковые цилиндры с железными обручами емкостью только для 35 кг С., железные же цилиндры хорошо пропаянные в швах до 500 кг; цинковые резервуары должны помещаться в плетеных корзинках. Если С. посылается в стеклянной посуде, то склянки должны ставиться в жестянки и засыпаться опилками. С. имеет многообразное применение; большое количество его идет в маслоэкстракционном производстве для извлечения различного рода масел (оливкового, льняного, рапсового и др.); он служит для фабрикации лаков и политур; в каучуковом производстве для растворения и вулканизации каучука и гуттаперчи; применяется для уничтожения вредных насекомых, как консервирующее средство, для приготовления роданистого калия, хлористого углерода и пр.; делались попытки применять С. в паровых машинах вместо воды благодаря его низкой температуре кипения и небольшой теплоте испарения, но пока эти попытки не привели к практическим результатам.

С. П. Вуколов. Δ.