CHLORID UHLIČITÝ (CCL4): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Tetrachlormethanom je bezfarebná kvapalina, mierne sladká vôňa, ako vôňa éteri a chloroforme. Jeho chemický vzorec je CCl ₄ , a to predstavuje kovalentné a prchavú zlúčeninu, ktorej pary hustoty väčšie ako vzduch; Nie je to vodič elektrického prúdu ani horľavý.

Nachádza sa v atmosfére, riečnej vode, mori a sedimentoch na morskom povrchu. Predpokladá sa, že chlorid uhličitý prítomný v červených riasach je syntetizovaný rovnakým organizmom.

Zdroj: commons.wikimedia.org

V atmosfére sa vytvára reakciou chlóru a metánu. Priemyselne vyrábaný chlorid uhličitý vstupuje do oceánu, predovšetkým cez rozhranie more-vzduch. Jeho atmosférický prietok => oceánsky sa odhaduje na 1,4 x 10 ¹⁰ g / rok, čo zodpovedá 30% celkového chloridu uhličitého v atmosfére.

Hlavné rysy

Chlorid uhličitý sa priemyselne vyrába tepelnou chloráciou metánu, pričom metán reaguje s plynným chlórom pri teplote medzi 400 oC a 430 oC. Počas reakcie sa vytvára surový produkt s vedľajším produktom kyseliny chlorovodíkovej.

Vyrába sa tiež priemyselne metódou sírouhlíka. Chlór a sírouhlík reagujú pri teplote 90 ° C až 100 ° C s použitím železa ako katalyzátora. Surový produkt sa potom podrobí frakcionácii, neutralizácii a destilácii.

CCI ₄ má okrem iného viacnásobné použitie: rozpúšťadlo na tuky, oleje, laky atď .; chemické čistenie odevov; pesticídy, poľnohospodárske fumigácie a fungicídy a výroba nylonov. Napriek jej veľkému užitočnosti sa však jeho použitie čiastočne vylúčilo z dôvodu vysokej toxicity.

U ľudí vyvoláva toxické účinky na pokožku, oči a dýchacie cesty. Jeho najškodlivejšie účinky sa však vyskytujú vo fungovaní centrálneho nervového systému, pečene a obličiek. Poškodenie obličiek je pravdepodobne hlavnou príčinou úmrtí spôsobených toxickým pôsobením chloridu uhličitého.

štruktúra

Na obrázku vidíte štruktúru tetrachlórmetánu, ktorý má tetraedrickú geometriu. Všimnite si, že atómy Cl (zelené gule) sú orientované v priestore okolo uhlíka (čierna guľa) a kreslia štvorsteny.

Podobne by sa malo uviesť, že keďže všetky vrcholy štvorstena sú totožné, štruktúra je symetrická; to znamená, že bez ohľadu na to, ako sa CCl ₄ je molekula sa otočil , bude vždy rovnaký. Potom, pretože zelený štvorsten CCl ₄ je symetrický, to má za následok absenciu trvalého dipólového momentu.

Prečo? Pretože väzby C - Cl sú polárneho charakteru kvôli väčšej elektronegativite Cl vzhľadom na C, sú tieto momenty vektorovo anulované. Preto je to nepolárna chlórovaná organická zlúčenina.

Uhlík je plne chlorizované v tetrachlórmetán ₄ , ktorá sa rovná vysoké oxidáciu (uhlíka, môžu tvoriť maximálne štyroch väzieb s chlórom). Toto rozpúšťadlo nemá tendenciu strácať elektróny, je aprotické (nemá atómy vodíka) a predstavuje malý spôsob prepravy a ukladania chlóru.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

vzorec

CCl ₄

Molekulová hmotnosť

153,81 g / mol.

Fyzický vzhľad

Je to bezfarebná tekutina. Kryštalizuje vo forme monoklinických kryštálov.

vône

Má charakteristický zápach prítomný v iných chlórovaných rozpúšťadlách. Vôňa je aromatická a trochu sladká, podobne ako vôňa tetrachlóretylénu a chloroformu.

Bod varu

170,1 ° F (76,8 ° C) pri 760 mmHg.

Bod topenia

(-23 ° C).

Rozpustnosť vo vode

Je slabo rozpustný vo vode: 1,16 mg / ml pri 25 ° C a 0,8 mg / ml pri 20 ° C. Prečo? Pretože voda, vysoko polárna molekula, nemá „pocit“ afinity k tetrachlórmetánu, ktorý je nepolárny.

Rozpustnosť v organických rozpúšťadlách

V dôsledku symetrie jeho molekulárnej štruktúry je chlorid uhličitý nepolárna zlúčenina. Preto je miešateľný s alkoholom, benzénom, chloroformom, éterom, sírouhlíkom, petroléterom a naftou. Rovnako je rozpustný v etanole a acetóne.

Hustota

V kvapalnom stave: 1,59 g / ml pri 68 ° F a 1,594 g / ml pri 20 ° C.

V tuhom stave: 1,831 g / ml pri -186 ° C a 1,809 g / ml pri -80 ° C.

stabilita

Všeobecne inertný.

Žieravé pôsobenie

Napadá niektoré formy plastov, gumy a povlaky.

bod zapálenia

Považuje sa za málo horľavý, pričom bod vzplanutia je označený ako menej ako 982 ° C.

Automatické zapaľovanie

982 ° C (1800 ° F; 1255 K).

Hustota pár

5,32 vo vzťahu k vzduchu, braná ako referenčná hodnota rovná 1.

Tlak vodnej pary

91 mmHg pri 68 ° F; 113 mmHg pri 77 ° F a 115 mmHg pri 25 ° C.

rozklad

V prítomnosti ohňa vytvára chlorid a fosgén, vysoko toxickú zlúčeninu. Za rovnakých podmienok sa rozkladá aj na chlorovodík a oxid uhoľnatý. V prítomnosti vody pri vysokých teplotách môže vytvárať kyselinu chlorovodíkovú.

Viskozita

2,03 x 10 ^-3 Pa s

Prahová hodnota zápachu

21,4 ppm.

Index lomu (

1,4607.

aplikácia

Chemická výroba

- Pri výrobe organického chlóru zasahuje ako chloračné činidlo a / alebo rozpúšťadlo. Rovnako pri výrobe nylonu zasahuje ako monomér.

- pôsobí ako rozpúšťadlo pri výrobe gumového cementu, mydla a insekticídu.

- Používa sa pri výrobe hnacej látky chlórfluóruhľovodík.

- Chlorid uhličitý, ktorý nemá väzby CH, nepodlieha voľným radikálovým reakciám, čo z neho robí užitočné rozpúšťadlo pre halogenácie, buď elementárnym halogénom, alebo halogenačným činidlom, ako je N-brómsukcínimid.

Výroba chladiva

Používa sa pri výrobe chlórfluóruhľovodíka, chladiva R-11 a trichlórfluórmetánu, chladiva R-12. Tieto chladivá ničia ozónovú vrstvu, preto sa v súlade s odporúčaniami Montrealského protokolu odporúčalo ich používanie zastaviť.

Potlačenie ohňa

Začiatkom 20. storočia sa na hasenie požiaru začal používať chlorid uhličitý na základe súboru vlastností zlúčeniny: je prchavý; jeho para je ťažšia ako vzduch; nie je to elektrický vodič a nie je príliš horľavý.

Keď sa chlorid uhličitý zahrieva, premení sa v ťažkú ​​paru, ktorá pokrýva produkty spaľovania, izoluje ich od kyslíka prítomného vo vzduchu a spôsobuje vymiznutie ohňa. Je vhodný na hasenie požiarov oleja a zariadení.

Avšak pri teplotách vyšších ako 500 ° C môže chlorid uhličitý reagovať s vodou a spôsobiť fosgén, toxickú zlúčeninu, preto je potrebné počas používania venovať pozornosť vetraniu. Okrem toho môže výbušne reagovať s kovovým sodíkom a jeho použitiu by sa malo pri požiaroch s prítomnosťou tohto kovu vyhnúť.

čistenie

Chlorid uhličitý sa už dlho používa na chemické čistenie odevov a iných domácich potrieb. Používa sa tiež ako priemyselný odmasťovač kovov, vynikajúci na rozpúšťanie mastnoty a oleja.

Chemická analýza

Používa sa na detekciu bóru, bromidu, chloridu, molybdénu, volfrámu, vanádu, fosforu a striebra.

Infračervená spektroskopia a nukleárna magnetická rezonancia

- Používa sa ako rozpúšťadlo v infračervenej spektroskopii, pretože chlorid uhličitý nemá významnú absorpciu v pásmach> 1600 cm- ¹ .

-Používa sa ako rozpúšťadlo v nukleárnej magnetickej rezonancii, pretože neinterferuje s technikou, pretože nemá vodík (je aprotický). Ale kvôli svojej toxicite, pretože jeho disolučná schopnosť je nízka, bol chlorid uhličitý nahradený deuterovanými rozpúšťadlami.

Solventný

Charakteristická vlastnosť nepolárnej zlúčeniny umožňuje použitie chloridu uhličitého ako rozpúšťacieho činidla pre oleje, tuky, laky, laky, gumové vosky a živice. Môže tiež rozpustiť jód.

Iné použitia

-Je to dôležitá súčasť lávových lámp, pretože chlorid uhličitý zvyšuje hmotnosť vosku.

-Používa kolektory známok, odhaľuje vodoznaky na známkach bez toho, aby spôsobila škodu.

- Používa sa ako pesticídne a fungicídne činidlo a pri fumigácii zŕn s cieľom eliminovať hmyz.

- V procese rezania kovov sa používa ako mazivo.

-Používa sa vo veterinárnom lekárstve ako anthelmintikum pri liečbe fasciolázy spôsobenej Fasciola hepatica u oviec.

toxicita

- Chlorid uhličitý sa môže absorbovať cez dýchacie, tráviace a očné cesty a cez kožu. Požitie a inhalácia sú veľmi nebezpečné, pretože môžu spôsobiť vážne dlhodobé poškodenie mozgu, pečene a obličiek.

- Kontakt s pokožkou spôsobuje podráždenie a z dlhodobého hľadiska môže spôsobiť dermatitídu. Pri kontakte s očami spôsobuje podráždenie.

Hepatotoxické mechanizmy

Hlavnými mechanizmami, ktoré spôsobujú poškodenie pečene, sú oxidačný stres a zmena homeostázy vápnika.

Oxidačný stres je nerovnováha medzi produkciou reaktívnych druhov kyslíka a schopnosťou organizmu generovať redukčné prostredie v bunkách, ktoré riadi oxidačné procesy.

Nerovnováha v normálnom redoxnom stave môže spôsobiť toxické účinky v dôsledku tvorby peroxidov a voľných radikálov, ktoré poškodzujú všetky zložky buniek.

Chlorid uhličitý sa metabolizuje produkujúce voľné radikály: Cl ₃ C ^. (Trichlormethyl radikál) a Cl ₃ COO ^. (radikál trichlórmetylperoxid). Tieto voľné radikály spôsobujú lipoperoxidáciu, ktorá spôsobuje poškodenie pečene a tiež pľúc.

Voľné radikály tiež spôsobujú rozklad plazmatickej membrány pečeňových buniek. To vedie k zvýšeniu cytosolickej koncentrácie vápnika a k zníženiu intracelulárneho mechanizmu sekvestrácie vápnika.

Intracelulárne zvýšenie vápnika aktivuje fosfolipázy _2, enzým, ktorý pôsobí na fosfolipidy v membráne, zhoršuje ich zapojenie. Okrem toho dochádza k infiltrácii neutrofilov a hepatocelulárnemu poškodeniu. Dochádza k zníženiu bunkovej koncentrácie ATP a glutatiónu, čo spôsobuje inaktiváciu enzýmov a odumieranie buniek.

Toxické účinky na obličkový systém a centrálny nervový systém

Toxické účinky chloridu uhličitého sa prejavujú v obličkovom systéme so zníženou produkciou moču a hromadením vody v tele. Najmä v pľúcach a zvýšenej koncentrácii metabolického odpadu v krvi. Môže to spôsobiť smrť.

Na úrovni centrálneho nervového systému dochádza k zapojeniu axonálneho vedenia nervových impulzov.

Účinky vystavenia ľudí

Krátke trvanie

Podráždenie očí; účinky na pečeň, obličky a centrálny nervový systém, čo môže viesť k strate vedomia.

Dlhé trvanie

Dermatitída a možné karcinogénne účinky.

Toxické interakcie

Existuje mnoho prípadov otravy chloridom uhličitým a požívaním alkoholu. Nadmerný príjem alkoholu spôsobuje poškodenie pečene av niektorých prípadoch spôsobuje cirhózu pečene.

Ukázalo sa, že toxicita tetrachlórmetánu sa zvyšuje pri barbiturátoch, pretože majú podobné toxické účinky.

Napríklad na úrovni obličiek barbituráty znižujú vylučovanie moču, tento účinok barbiturátov je podobný toxickému účinku chloridu uhličitého na funkciu obličiek.

Medzimolekulové interakcie

CCl ₄ možno považovať za zelené štvorstena. Ako komunikujete s ostatnými?

Keďže je nepolárnou molekulou, bez trvalého dipólového momentu, nemôže interagovať prostredníctvom dipól-dipólových síl. Na udržanie svojich molekúl spolu v tekutine musia atómy chlóru (vrcholy tetraedry) nejakým spôsobom vzájomne pôsobiť; a robia to vďaka rozptyľovacím silám Londýna.

Elektrónové oblaky atómov Cl sa pohybujú a na krátky čas vytvárajú oblasti bohaté a chudobné na elektróny; to znamená, že vytvárajú okamžité dipóly.

Zóna bohatá na 8 elektrónov spôsobuje polarizáciu atómu uhlíka susednej molekuly: ^{Cl5-5 +} Cl. Dva atómy Cl sa teda môžu držať pohromade po obmedzenú dobu.

Ale pretože existujú milióny CCl ₄ molekúl , interakcie natoľko účinné, aby vzniku kvapaliny za normálnych podmienok.

Ďalej, štyri Cl kovalentne spojené s každým C značne zvyšuje počet týchto interakcií; natoľko, že varí pri 76,8 ° C, vysokej teplote varu.

Bod varu chloridu uhličitého ₄ nemôže byť vyššia, pretože tetraédery sú relatívne malé v porovnaní s inými nepolárnych zlúčenín (ako je napríklad xylén, ktorý vrie pri 144ºC).

Referencie

1. Hardinger A. Steven. (2017). Ilustrovaný glosár organickej chémie: Chlorid uhličitý. Získané z: chem.ucla.edu
2. Všetky Siyavula. (SF). Medzimolekulové a interatomické sily. Získané z: siyavula.com
3. Carey FA (2006). Organická chémia. (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2018). Chlorid uhličitý. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Chlorid uhličitý. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Chemická kniha. (2017). Chlorid uhličitý. Obnovené z: chemicalbook.com