Четыреххлористый углерод - Carbon tetrachloride

Четыреххлористый углерод
Структурная формула тетрахлорида
Модель, заполняющая пространство, четыреххлористый углерод
Четыреххлористый углерод
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Тетрахлорметан
Другие имена
Бензиформ
бензиноформ
хлористый
углерод углерод тет.
Фреон-10
Хладагент-10
галон-104
метан четыреххлористого
метил четыреххлористого
perchloromethane
Tetraform
тетразол
ТКХ
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
1098295
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.239 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
2347
КЕГГ
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 1846 г.
  • InChI = 1S / CCl4 / c2-1 (3,4) 5 проверитьY
    Ключ: VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / CCl4 / c2-1 (3,4) 5
    Ключ: VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYAV
  • ClC (Cl) (Cl) Cl
Характеристики
C Cl 4
Молярная масса 153,81  г / моль
Появление Бесцветная жидкость
Запах Сладкий запах хлороформа
Плотность
Температура плавления -22,92 ° С (-9,26 ° F, 250,23 К)
Точка кипения 76,72 ° С (170,10 ° F, 349,87 К)
Растворимость Растворим в спирте , эфире , хлороформе , бензоле , нафте , CS 2 , муравьиной кислоте.
журнал P 2,64
Давление газа 11,94  кПа при 20  ° C
2,76 × 10 -2  атм · м 3 / моль
−66,60 × 10 −6  см 3 / моль
Теплопроводность 0,1036  Вт / м · К (300  К)
1,4607
Вязкость 0,86  мПа · с
0 Д
Состав
Моноклиника
Тетрагональный
Тетраэдр
0  Д
Термохимия
132,6  Дж / моль · К
214,42  Дж / моль · К
-139,3  кДж / моль
−686  кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасности См .: страницу данных
ICSC 0024
Пиктограммы GHS GHS06: ТоксичноGHS07: ВредноGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHS Опасность
H301 , H311 , H331 , H351 , H372 , H412 , H420
Р201 , Р202 , Р260 , Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р280 , Р281 , Р301 + 310 , P302 + 352 , Р304 + 340 , P308 + 313 , P311 , P312 , P314 , P321 , P322 , P330 , P361 , P363 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
0
0
точка возгорания <982  ° С
982 ° С (1800 ° F, 1255 К)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
2350  мг / кг
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 10  ppm C 25  ppm 200  ppm (максимум 5 минут за любые 4 часа)
REL (рекомендуется)
Ca ST 2  частей на миллион (12,6  мг / м 3 ) [60 минут]
IDLH (Непосредственная опасность)
200  частей на миллион
Родственные соединения
Другие анионы
Тетрафторид
углерода Тетрабромид
углерода Тетраиодид углерода
Другие катионы
Тетрахлорид кремния Тетрахлорид
германия Тетрахлорид
олова Тетрахлорид
свинца
Родственные хлорметаны
Хлорметан
Дихлорметан
Хлороформ
Страница дополнительных данных
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемостьr ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Четыреххлористый углерод , также известный под многими другими названиями (например, тетрахлорметан , также признана IUPAC , углерод Tet в индустрии чистоты , галон-104 в тушении пожара, и хладагент-10 в HVACR ) представляет собой органическое соединение с химической формулой CCl 4 . Это бесцветная жидкость со «сладким» запахом, который можно обнаружить при низких уровнях. Он практически не воспламеняется при более низких температурах. Раньше он широко использовался в огнетушителях в качестве прекурсора хладагентов и в качестве чистящего средства , но с тех пор его использование было прекращено из-за проблем, связанных с окружающей средой и безопасностью. Воздействие высоких концентраций четыреххлористого углерода (включая пары ) может повлиять на центральную нервную систему и вызвать дегенерацию печени и почек. Продолжительное воздействие может быть смертельным.

Характеристики

В молекуле четыреххлористого углерода четыре атома хлора расположены симметрично в виде углов в тетраэдрической конфигурации, соединенных с центральным атомом углерода одинарными ковалентными связями . Из-за этой симметричной геометрии CCl 4 неполярен. Газообразный метан имеет такую ​​же структуру, поэтому четыреххлористый углерод превращается в галометан . В качестве растворителя он хорошо подходит для растворения других неполярных соединений, таких как жиры и масла. Он также может растворять йод . Он несколько летуч , выделяет пары с запахом, характерным для других хлорированных растворителей, чем-то похожим на запах тетрахлорэтилена, напоминающий запах мастерских химчисток .

Твердый тетрахлорметан имеет два полиморфа : кристаллический II ниже -47,5 ° C (225,6 K) и кристаллический I выше -47,5 ° C. При -47,3 ° C он имеет моноклинную кристаллическую структуру с пространственной группой C2 / c и постоянными решетки a = 20,3, b = 11,6, c = 19,9 (0,10 -1 нм), β = 111 °.

При удельном весе более 1 четыреххлористый углерод будет присутствовать в виде плотной жидкости в неводной фазе, если в окружающую среду будет разлито достаточное количество.

История и синтез

Четыреххлористый углерод был первоначально синтезирован французским химиком Анри Виктором Реньо в 1839 году путем реакции хлороформа с хлором, но теперь он в основном производится из метана :

CH 4 + 4 Cl 2 → CCl 4 + 4 HCl

В производстве часто используются побочные продукты других реакций хлорирования , например, при синтезе дихлорметана и хлороформа . Высшие хлоруглероды также подвергаются «хлоринолизу»:

С 2 Cl 6 + Cl 2 → 2 CCl 4

До 1950-х годов четыреххлористый углерод производился путем хлорирования сероуглерода при температуре от 105 до 130 ° C:

CS 2 + 3 Cl 2 → CCl 4 + S 2 Cl 2

Производство четыреххлористого углерода резко сократилось с 1980-х годов из-за экологических проблем и снижения спроса на ХФУ , которые были получены из четыреххлористого углерода. В 1992 году производство в США / Европе / Японии оценивалось в 720 000 тонн.

Безопасность

Четыреххлористый углерод - один из самых сильных гепатотоксинов (токсичных для печени), настолько сильный, что он широко используется в научных исследованиях для оценки гепатопротекторных агентов. Воздействие высоких концентраций четыреххлористого углерода (включая пары ) может повлиять на центральную нервную систему и вызвать дегенерацию печени и почек, а продолжительное воздействие может привести к коме или смерти . Хроническое воздействие четыреххлористого углерода может вызвать повреждение печени и почек и привести к раку . См. Паспорта безопасности .

Воздействие тетрахлорметана на здоровье человека и окружающую среду было оценено в соответствии с REACH в 2012 году в контексте оценки вещества, проведенной Францией.

В 2008 году исследование обычных чистящих средств показало присутствие четыреххлористого углерода в «очень высоких концентрациях» (до 101 мг / м 3 ) в результате смешивания производителями поверхностно-активных веществ или мыла с гипохлоритом натрия (отбеливателем).

Тетрахлорметан также разрушает озоновый слой и является парниковым газом . Однако с 1992 года его атмосферные концентрации снижаются по причинам, описанным выше (см. Графики атмосферных концентраций в галерее ). CCl 4 имеет время жизни в атмосфере 85 лет.

При высоких температурах воздуха он разлагается или горит с образованием ядовитого фосгена .

Токсикологические исследования

Тетрахлорметан является подозреваемым канцерогеном для человека на основании достаточных доказательств канцерогенности в исследованиях на экспериментальных животных. Всемирная организация здравоохранения сообщает, что четыреххлористый углерод может вызывать гепатомы и гепатоцеллюлярные карциномы у мышей и крыс. Дозы, вызывающие опухоли печени, выше, чем дозы, вызывающие токсичность клеток. Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицировало данное соединение в группе 2B , возможно канцерогенное для человека .

Использует

В органической химии четыреххлористый углерод служит источником хлора в реакции Аппеля .

Одно из специальных применений тетрахлорметана - коллекционирование марок , чтобы обнаруживать водяные знаки на почтовых марках, не повреждая их. Небольшое количество жидкости помещают на обратную сторону штампа в черный стакан или обсидиановый поднос. Тогда можно будет отчетливо увидеть буквы или рисунок водяного знака.

Историческое использование

Тетрахлорметан широко использовался в качестве растворителя для химической чистки , в качестве хладагента и в лавовых лампах . В последнем случае четыреххлористый углерод является ключевым ингредиентом, увеличивающим вес в остальном плавучий воск.

Растворитель

Когда-то он был популярным растворителем в органической химии, но из-за его неблагоприятного воздействия на здоровье сегодня он используется редко. Иногда его используют в качестве растворителя для инфракрасной спектроскопии , поскольку нет значительных полос поглощения выше 1600 см -1 . Поскольку четыреххлористый углерод не имеет атомов водорода, он исторически использовался в протонной ЯМР-спектроскопии . Помимо того, что он токсичен, его растворяющая способность невысока. Его использование в ЯМР-спектроскопии в значительной степени заменено дейтерированными растворителями . Использование четыреххлористого углерода для определения масла было заменено различными другими растворителями, такими как тетрахлорэтилен . Поскольку четыреххлористый углерод не имеет связей C – H, он не вступает в свободнорадикальные реакции . Это полезный растворитель для галогенирования элементарным галогеном или реагентом галогенирования, таким как N- бромосукцинимид (эти условия известны как бромирование Воля-Циглера ).

Пожаротушение

Латунный огнетушитель из тетрахлорметана пирена
Стеклянный шар марки Red Comet («огненная граната»), содержащий четыреххлористый углерод.

В 1910 году компания Pyrene Manufacturing Company из Делавэра подала патент на использование тетрахлорметана для тушения пожаров. Жидкость испарялась из-за высокой температуры сгорания и потушенного пламени - ранней формы газового пожаротушения . В то время считалось, что газ просто вытесняет кислород в области возле огня, но более поздние исследования показали, что газ фактически подавляет химическую цепную реакцию процесса горения.

В 1911 году Пирен запатентовал небольшой портативный огнетушитель, в котором использовалось это химическое вещество. Огнетушитель представлял собой латунный баллон со встроенным ручным насосом, который использовался для выпуска струи жидкости в сторону огня. Поскольку в контейнере не было давления, его можно было легко пополнить после использования. Тетрахлорметан подходит для жидкостных и электрических пожаров, а огнетушители часто переносятся на самолетах или автомобилях.

В первой половине 20-го века еще одним распространенным огнетушителем был одноразовый запечатанный стеклянный шар, известный как «огненная граната», наполненный либо четыреххлористым углеродом, либо соленой водой. Лампочку можно было бросить в основание пламени, чтобы погасить огонь. Тип четыреххлористого углерода также может быть установлен в подпружиненный настенный светильник с фиксатором на основе припоя . Когда припой расплавлялся под воздействием высокой температуры, пружина либо ломала шар, либо выбрасывала его из кронштейна, позволяя огнетушащему веществу автоматически рассеиваться в огне. Хорошо известным брендом была «Красная комета», которая производилась по-разному с другим противопожарным оборудованием в Денвере, штат Колорадо, компанией Red Comet Manufacturing Company с момента ее основания в 1919 году до закрытия производственных операций в начале 1980-х годов.

Хладагенты

До Монреальского протокола большие количества четыреххлористого углерода использовались для производства хлорфторуглеродных хладагентов R-11 ( трихлорфторметан ) и R-12 ( дихлордифторметан ). Однако эти хладагенты играют роль в разрушении озонового слоя, и их использование постепенно прекращается. Тетрахлорметан по-прежнему используется для производства менее разрушительных хладагентов. Четыреххлористый углерод, полученный из тяжелого хлора-37 , использовался для обнаружения нейтрино .

Галерея

использованная литература

внешние ссылки