Тионилхлорид

Шаблон:Изомеры Тионилхлорид (хлористый тионил) SOClШаблон:Sub — хлорангидрид сернистой кислоты. Относится к тионилгалогенидам.

Свойства

Тионилхлорид — бесцветная дымящаяся на воздухе жидкость с удушающим запахом. Молекула тионилхлорида имеет пирамидальное строение. С точки зрения состава и структуры вещество представляет собой серосодержащий аналог фосгена.

При нагревании выше температуры кипения тионилхлорид начинает разлагаться с образованием SШаблон:SubClШаблон:Sub, SOШаблон:Sub, ClШаблон:Sub. Выше 440 °C наблюдается полный распад соединения.

В воде разлагается на диоксид серы и хлороводород:

$𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

Широко применяется в органическом синтезе в качестве хлорирующего агента, например, для получения хлорангидридов карбоновых кислот и алкилгалогенидов:

$𝖱𝖢𝖮𝖮𝖧\mathsf{+}𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖱𝖢𝖮𝖢𝗅\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

$𝖱𝖮𝖧\mathsf{+}𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖱𝖢𝗅\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

Получение

Тионилхлорид можно получить по следующим реакциям:

$𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖲𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

$𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{\to }𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖯𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

$𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖲𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

$𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖲𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟥}𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

В промышленности тионилхлорид получают прямым взаимодействием серы, кислорода, хлора при 180—200 °C (с использованием в качестве катализатора активированного угля) или действием избытка диоксида серы на тетрахлорметан в присутствии хлорида алюминия при 150 °C и давлении около 4 МПа (40 кгс/см²).

Применение

Литийтионилхлоридные батарейки

Применяют в производстве красителей, фармацевтических препаратов, графена, для хлорирования.

Реакция кодеина с тионилхлоридом и последующим каталитическим восстановлением и деметилированием используется для получения дезоморфина.

Литийтионилхлоридные батарейки

Применяют в качестве положительного электрода в одноразовых литиевых химических источниках тока, т. н. литийтионилхлоридных батарейках. Отрицательный электрод литиевый. Химический процесс в батарее:

$\mathrm{𝟦}𝖫𝗂\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖲𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖫𝗂𝖢𝗅\mathsf{+}𝖲\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Напряжение новой батареи 3.65 В, окончание разряда 3.0 В. Характеристика разряда плоская с резким падением напряжения в конце ёмкости.

Эти батарейки отличаются высокой плотностью энергии (0.5 кВт*ч/кг, 1.2 кВт*ч/л), длительными сроками работы (свыше 20 лет, саморазряд ~1 %/год) и широким температурным диапазоном (до −80..+130 °C). Однако их применение ограничено профессиональными применениями в связи с токсичностью содержимого и риском взрывного разрушения при коротком замыкании.

Батареи этого типа обладают склонностью к пассивации — осаждению плёнки хлорида лития на литиевом электроде при длительном отсутствии нагрузки или малых токах потребления. При этом внутреннее сопротивление батареи значительно растет. При нагружении батарея через некоторое время восстанавливает характеристики.

Опасность

Опасность для здоровья

Токсичен, раздражает и разъедает слизистые оболочки, вызывая тяжёлые ожоги. При н.у. тионилхлорид легко испаряется (парциальное давление паров 16 кПа). Его пары обладают очень сильным раздражающим действием при контакте с кожей, глазами и слизистыми оболочками. Вдыхание паров тионилхлорида может вызвать отек легких. Чрезмерное воздействие может привести к появлению симптомов нефиброзного повреждения легких. При воздействии вещества возможны обострения астмы и других респираторных заболеваний, кожной аллергии, экземы. При контакте с веществом место контакта промывают большим количеством воды. Пары тионилхлорида тяжелее воздуха.

При попадании в ЖКТ или легкие вещество активно всасывается в организм. Летальная концентрация (LC₅₀) для крысы 500 ppm при вдыхании паров в течение 1 часа. При попадании в ЖКТ запрещается вызывать рвоту водой.

В России класс опасности 2, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 0,3 мг/м³ (1998 год). В США предельный пороговый уровень однократного воздействия согласно OSHA и ACGIH 1,0 ppm (5,0 мг/м³) (2001 год).

Химическая опасность

Вещество разлагается при разогреве свыше 140 °C с образованием токсичных и едких дымов. Бурно реагирует с водой, образуя токсичные пары диоксида серы и хлорводорода. Реагирует с опасностью пожара и взрыва со многими веществами, например, аминами, основаниями и металлами.

Вещество входит в Список 3 Конвенции о запрещении химического оружия как прекурсор некоторых боевых нервно-паралитических отравляющих веществ.

Пожарная опасность

Не горюче, но многие реакции могут привести к пожару или взрыву. При температурах выше 140 °C (в том числе в огне) выделяют раздражающие или токсичные пары и газы. Запрещается применение воды при тушении пожара если рядом есть тионилхлорид. Допустимо применение порошковых и углекислотных средств тушения.

Литература

• Шаблон:Книга