五硫化二磷(
磷 pentasulfide),
化学式P₂S₅、P4S10。国际上通常将十硫化四磷(P4S10)称为五硫化二磷,黄色或
红棕色的固体,有刺激性气味
晶体,
沸点 514℃,
熔点 276℃,极易潮解。与水反应后形成 HPO 和 HS,和醇、酸起反应,溶于
二硫化碳和
氢氧化钠水溶液。在空气中受摩擦能燃烧,加热至 300℃着火并生成
五氧化二磷和
二氧化硫,易
水解生成正磷酸并放出
硫化氢。吸入微粒,能刺激器官及粘膜。工作场所最高允许浓度1mg/m3。
五硫化二磷可用于制造
有机磷酸酯类农药、浮选剂、润滑油添加剂及火柴等。
五硫化二磷在干燥时稳定,但是遇水会水解成磷酸和硫化氢,故在空气中有臭
鸡蛋味道,反应时要在通风橱内进行。五硫化二磷有剧毒,应将其密封放置于阴凉干燥处。
结构与合成
五硫化二磷的分子结构与五氧化二磷类似,具有
金刚烷骨架结构。其可以通过将熔融的
白磷和
硫在300~400°C下反应制得。反应完全后,将产物放入中间槽继续搅拌使其冷却至300°C,然后放入滚筒制片机制片,得到五硫化二磷成品。五硫化二磷也可以通过将硫或
二硫化铁与铁磷反应制得。
物理性质
五硫化二磷的密度为2.09g/cm³,
熔点为286℃,
沸点为514℃。其
折射率为1.805,饱和蒸汽压为0.13kPa(300℃),临界压力为23.2MPa。五硫化二磷在空气中加热至300°C时燃烧生成
五氧化二磷和
二氧化硫。其外观为白色粉末,微溶于
二硫化碳,溶于
氢氧化钠生成
硫代磷酸钠。
化学性质
五硫化二磷具有强吸湿性,遇水和湿空气分解放出磷酸和
硫化氢。其与醇、酸起反应,溶于二硫化碳和氢氧化钠
水溶液。在空气中受摩擦能燃烧。加热至300℃着火并生成五氧化二磷和二氧化硫。受摩擦时易着火。易
水解生成正磷酸并放出硫化氢。吸入微粒,能刺激器官及粘膜。工作场所最高允许浓度1mg/m3。五硫化二磷是制造
有机磷酸酯类农药、浮选剂、润滑油添加剂及火柴等的重要原料。五硫化二磷在干燥时稳定,但是遇水会水解成磷酸和硫化氢,故在空气中有臭
鸡蛋味道,反应时要在通风橱内进行。五硫化二磷有剧毒,应将其密封放置于阴凉干燥处。
反应性
五硫化二磷由于其易水解的特性,与水接触时会释放出
硫化氢,与水反应时会产生臭鸡蛋气味。除了硫化氢,五硫化二磷的
水解最终会产生磷酸。五硫化二磷还与多种
亲核试剂如醇和胺类发生反应。与
芳香族化合物如
苯甲醚、
二茂铁和1-
甲氧基萘反应,可形成1,3,2,4-二噻二磷杂丁环-2,4-
二硫化物结构的化合物,如
劳森试剂。五
硫化二磷也可用作硫化试剂,但其使用已逐渐被劳森试剂所取代。五硫化二磷与
吡啶反应可形成P2S5(pyridine)2
配位化合物。
危险性
用途
五硫化二磷是农药合成的重要原料,与醇反应,得到含磷中间体“
硫化物”,可进而合成多种二硫代磷酸类农药,如
乐果、
甲拌磷、
马拉硫磷等。由“硫化物”氯化,得到含磷中间体“
氯化物”,又可合成多种硫代
磷酸酯类农药,如杀硫磷、
辛硫磷、二磷等,还用作有色金属选矿剂、润滑油添加剂等,以及用于火柴制造、医药制品和橡胶硫化辅助剂等。在有机合成、
矿石浮选等工业应用。
处理处置方法
泄漏应急处理
隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿消防防护服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏:用干燥的砂土或
生石灰覆盖,收集于干燥、洁净、有盖的容器中。转移至安全场所。大量泄漏:用塑料布、帆布覆盖,减少飞散。
废弃物处置方法
建议废料用水分解后,生成磷酸、
硫酸和
硫化氢,硫化氢经洗涤器洗涤,酸用碱中和后再稀释,排入下水道。
防护措施
呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。
身体防护:穿化学防护服。
手防护:戴橡胶手套。
其它:工作现场严禁吸烟。
急救措施
皮肤接触:脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或
生理盐水冲洗。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:饮足量温水,催吐。就医。
灭火方法
消防人员必须穿戴全身防火防毒服。灭火剂:
二氧化碳、干粉、砂土。
生产安全技术
原料熔融
将
白磷加热到60℃熔融,
硫在另一容器中加热至140℃熔融。黄磷极易自燃。熔融罐内应先充二氧化碳气体,以防自燃起火。熔磷罐应加强维修,严防洞穿漏磷。熔磷罐上应设喷水管,一旦黄磷自燃可立即放水扑灭。硫黄是易燃固体,遇火极易燃烧,投料时应防止硫黄散落在熔融罐外,并严防明火。熔磷罐上应设喷水管,一旦黄磷自燃可立即放水扑灭。
制五硫化二磷
熔融的硫和磷分别用液下往复泵输入有保温设施的计量槽内,按比例经水蒸气夹层预热,流经反应管,进入已预热至150℃的反应罐中,在搅拌下充分反应生成五硫化二磷。硫、磷反应系统应先充
二氧化碳气体保护。反应放热,温度可自行升到350~400℃,所以投料速度必须严格控制,以反应温度最高不超过350~400℃为准。如发现过高,应减慢投料速度,否则
白磷大量气化外逸,将在尾气出口处遇空气自燃而冒火星。投料还必须控制到使尾气不冒
火星。硫、磷必须按比例同时投入,如果在有大量黄磷存在的条件下加入
硫,易因反应猛烈而爆炸。如果先加硫黄、后下黄磷,也有爆炸危险。反应罐应预热至150℃,否则反应太慢或不反应,导致黄磷大量积聚,放料后遇空气即将引起燃烧。搅拌要有效,不得中断,这样可使反应完全,防止黄磷积聚。即使如此,反应罐上仍应装有防爆膜。五硫化二磷在高温下极易自燃起火,从反应罐放入中间槽冷却时,温度已超过300℃,必须通
二氧化碳气体保护,以防自燃。
白磷计量罐有热水封住磷面,计量罐应有特殊设计,应使黄磷放到一定高度时与反应管内磷面平衡;操作时也要注意,保证放熔磷时水不进入反应管,以免五硫化二磷遇水分解,产生大量
硫化氢气体,使体积猛增而发生爆炸。
滚筒压片
物料在冷却槽冷至300℃以下,经过冷的滚筒压成片状,可供包装。滚筒进口处五硫化二磷的温度较高,用二氧化碳气体保护。五硫化二磷忌水,车间必须防水,避免潮湿。五硫化二磷起火,应该用
二氧化碳、干砂或干粉灭火器扑救,不得用水。
参考资料
五硫化二磷.Chemical Book.2024-03-20
五硫化二磷.chemicalbook.2024-09-18
五硫化二磷.china.chemnet.com.2012-04-19