Тетрахлорид углерода - NiNa.Az

Тетрахлорид углерода (четырёххло́ристый углеро́д, фрео́н-10, асорди́н, хладо́н-10) — хлорорганическое соединение с химической формулой CCl₄, галогеноалкан, бесцветная тяжёлая жидкость, по запаху напоминающая хлороформ (при сравнительно высокой концентрации имеет неприятный запах хлора). Негорюч и невзрывоопасен. Плохо растворяется в воде, смешивается с большинством органических растворителей.

Тетрахлорид углерода
Общие
Систематическое наименование	Тетрахлорметан, перхлорметан, хлорид углерода​(IV)​, тетрахлорид углерода
Сокращения	ЧХУ
Традиционные названия	четырёххлористый углерод, асордин
Хим. формула	CCl4
Рац. формула	CCl4
Физические свойства
Состояние	жидкость с неприятным запахом
Молярная масса	153,83 г/моль
Плотность	1,5954 (при 20 °C)
Поверхностное натяжение	26,43 ± 0,01 мН/м
Энергия ионизации	11,47 ± 0,01 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	−22,87 °C
• кипения	76,75 °C
• вспышки	не воспламеняется °C
Критическая точка	283,2 °C / 45 бар
Энтальпия
• образования	−139,3 (298 К) кДж/моль
Давление пара	91 ± 1 мм рт.ст. и 11,6 кПа
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,08 г/100 мл (25 °C)
Оптические свойства
Показатель преломления	1,4607 (20 °C, для D-линии натрия)
Структура
Дипольный момент	0 Д
Классификация
Рег. номер CAS	56-23-5
PubChem	5943
Рег. номер EINECS	200-262-8
SMILES	C(Cl)(Cl)(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/CCl4/c2-1(3,4)5 VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N
RTECS	FG4900000
ChEBI	27385
Номер ООН	1846
ChemSpider	5730
Безопасность
Предельная концентрация	20 мг/м³
ЛД50	203 мг/кг (крысы, перорально)
Токсичность	токсичен
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 3 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Неагрессивен по отношению к алюминию и нержавеющей стали. Токсичен➤, токсичность выражена существенно сильнее, чем у гомологичного тетрафторметана.

Свойства

Тяжёлая бесцветная жидкость, имеющая резкий сладковатый запах. Молярная масса составляет 153,83 г/моль, плавится при −22,96 °C, кипит при 76,7 °C. Образует азеотроп с водой, в котором его содержится 95,9 %, имеющий температуру кипения 66 °C.

Тетрахлорметан химически инертен и не реагирует с воздухом, устойчив к воздействию света. При нагревании с водой до 250 °C происходит гидролиз: при недостатке воды образуется фосген, при избытке — хлор. В условиях нагрева до 500 °C превращается в смесь тетрахлорэтилена и гексахлорэтана с выделением свободного хлора.

При окислении кислородом на никелевом катализаторе при 250 °С превращается в фосген:

${\displaystyle {\ce {2CCl4 + O2 -> 2COCl2 + 2Cl2}}}$

Не реагирует с концентрированной серной кислотой, но взаимодействует с олеумом с образованием фосгена. Может быть восстановлен до хлороформа цинком и до метана металлами восьмой группы.

Гидролизуется водой при комнатной температуре в присутствии катализатора (Fe):

${\displaystyle {\ce {CCl4 + 2H2O -> CO2 + 4HCl}}}$

В кипящей концентрированной щёлочи превращается в две соли — карбонат и хлорид:

${\displaystyle {\ce {CCl4 + 6NaOH -> Na2CO3 + 4NaCl + 3H2O}}}$

В реакции с галогенидами (бромидом или иодидом) алюминия происходит обмен галогенами — основной способ получения тетрабромметана и тетраиодметана:

${\displaystyle {\ce {3CCl4 + 4AlX3 -> 4AlCl3 + 3CX4}}}$

Получение

В промышленности тетрахлорметан производят хлорированием, например, метана или хлорметана, нагревая их смесь с хлором до температуры 400—500 °C. При этой температуре происходит серия химических реакций, постепенно превращающих метан или метилхлорид в соединения с большим содержанием хлора:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+Cl_{2}\rightarrow CH_{3}Cl+HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}Cl+Cl_{2}\rightarrow CH_{2}Cl_{2}+HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}Cl_{2}+Cl_{2}\rightarrow CHCl_{3}+HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CHCl_{3}+Cl_{2}\rightarrow CCl_{4}+HCl}}}$

Общая реакция:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+4Cl_{2}\rightarrow CCl_{4}+4HCl}}}$

Результатом процесса является смесь, состоящая из метилхлорида, дихлорметана, хлороформа и тетрахлорметана. Разделение веществ осуществляется ректификацией.

Основные сферы использования

Применяется как растворитель (жиров, смол, каучука и др.), для получения фреонов. С переменным успехом применялся как экстрагент, а также в медицинской практике.

Тетрахлорметан квалификации «эвс» используется для анализа водных сред на нефтепродукты методом инфракрасной спектроскопии.

Тетрахлорметан с 1930-х годов широко использовался в качестве наполнителя ручных и стационарных огнетушителей для военной, авиационной и другой техники (так называемый «тетрахлорный огнетушитель», в том числе с ручным приводом насоса), особенно до широкого распространения углекислотных, фреоновых и порошковых систем. Пары́ и продукты разложения тетрахлоруглерода не поддерживают горения, как тушащий агент он имеет много достоинств: жидкий при нормальных условиях, легко испаряется, при этом значительно охлаждая зону горения, неэлектропроводен, не требует для хранения сосудов высокого давления, не вызывает коррозии медных и лужёных сосудов, относительно инертен к обрабатываемым поверхностям (для использования в холодное время требуется добавка низкозамерзающих растворителей). Однако из-за токсичности продуктов разложения в гражданских системах применения не получил. Ручное тушение пожара в машине или в военной технике требовалось выполнять в противогазах — при попадании тетрахлоруглерода на горячие поверхности происходила химическая реакция частичного замещения хлора атмосферным кислородом с образованием фосгена — сильнодействующего ядовитого вещества удушающего действия.

Ранее применялся в качестве хладагента, но был запрещён к использованию для этой цели Монреальским протоколом 1987 года из-за разрушающего воздействия на озоновый слой.

Безопасность

При высоких температурах на воздухе он разлагается или горит, образуя ядовитый фосген. Это было распространённой проблемой, когда четырёххлористый углерод использовался в качестве огнетушителя и сообщалось о смертях, вызванных его превращением в фосген.

Четырёххлористый углерод предположительно является канцерогеном для человека, но достаточных доказательств его канцерогенности для человека нет. Всемирная организация здравоохранения сообщает, что четыреххлористый углерод может вызывать гепатоцеллюлярную карциному (гепатомы) у мышей и крыс. Дозы, вызывающие опухоли печени у мышей и крыс, выше, чем дозы, вызывающие клеточную токсичность. Международное агентство по изучению рака (МАИР) отнесло это соединение к группе 2B, «возможно канцерогенное для человека».

Тетрахлорметан является одним из самых сильнодействующих гепатотоксинов (ядов для печени), настолько сильнодействующих, что он широко используется в научных исследованиях для оценки гепатопротекторных средств. Воздействие высоких концентраций тетрахлорметана (в том числе паров) может повлиять на центральную нервную систему и привести к дегенерации печени и почек, а длительное воздействие может привести к коме или смерти. Хроническое воздействие тетрахлорметана может вызвать поражение печени и почек, а также привести к раку.

Употребление алкоголя усиливает токсическое действие тетрахлорметана и может вызвать более серьёзные повреждения органов, такие как острая почечная недостаточность, у людей, злоупотребляющих алкоголем. Дозы, которые могут вызвать лёгкое отравление у тех, кто не употребляет алкоголь, могут быть смертельными для тех, кто злоупотребляет алкоголем.

Воздействие тетрахлорметана на здоровье человека и окружающую среду было оценено в рамках REACH в 2012 году в контексте оценки этого вещества во Франции.

В 2008 году исследование распространённых чистящих средств выявило наличие тетрахлорметана в «очень высоких концентрациях» (до 101 мг/м³) в результате смешивания производителями поверхностно-активных веществ или мыла с гипохлоритом натрия (отбеливателем).

Тетрахлорметан также является озоноразрушающим веществом и парниковым газом. Однако с 1992 года его концентрация в атмосфере снижается по причинам, описанным выше (см. графики концентрации в атмосфере в галерее). CCl₄ имеет время жизни в атмосфере 85 лет.

Галерея

• CCl₄ был измерён в рамках Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) в нижних слоях атмосферы (тропосфере) на станциях по всему миру. Распространенность представлена в виде среднемесячных молевых долей без загрязнения в частях на триллион
• Средние концентрации CCl₄ в масштабах полушария и в глобальном масштабе (NOAA/ESRL).
• Временные ряды атмосферных концентраций CCl₄ (Walker et al., 2000).

Примечания

1. CRC Handbook of Chemistry and Physics (англ.) / David R. Lide, Jr. — 78 — United States: CRC Press, 1997. — P. 6.135. — ISBN 978-0-8493-0478-1
2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0107.html
3. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
4. Трегер, 1998.
5. Burke, Robert. Fire Protection: Systems and Response. — CRC Press, 2007-11-06. — P. 209. — ISBN 978-0-203-48499-9.
6. Fieldner, A.C.; Katz, S.H.; Kinney, S.P.; Longfellow, E.S. (October 1920). Poisonous gases from carbon tetrachloride fire extinguishers. Journal of the Franklin Institute. 190 (4): 543–565. doi:10.1016/S0016-0032(20)91494-1.
7. Report on Carcinogens, Fourteenth Edition - Carbon Tetrachloride  (неопр.). ntp.niehs.nih.gov.
8. Environmental Health Criteria 208: CARBON TETRACHLORIDE  (неопр.). who.int.
9. Public Health Statement for Carbon Tetrachloride (Tetracloruro de Carbono)  (неопр.). atsdr.cdc.gov.
10. Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок TemaNord не указан текст
11. Seifert WF, Bosma A, Brouwer A, et al. (January 1994). Vitamin A deficiency potentiates carbon tetrachloride-induced liver fibrosis in rats. Hepatology. 19 (1): 193–201. doi:10.1002/hep.1840190129. PMID 8276355. S2CID 205863459.
12. Liu KX, Kato Y, Yamazaki M, Higuchi O, Nakamura T, Sugiyama Y (April 1993). Decrease in the hepatic clearance of hepatocyte growth factor in carbon tetrachloride-intoxicated rats. Hepatology. 17 (4): 651–60. doi:10.1002/hep.1840170420. PMID 8477970. S2CID 25794501.
13. Recknagel R. O.; Glende E. A.; Dolak J. A.; Waller R. L. (1989). Mechanism of Carbon-tetrachloride Toxicity. Pharmacology & Therapeutics. 43 (43): 139–154. doi:10.1016/0163-7258(89)90050-8. PMID 2675128.
14. Recknagel R. O. (June 1967). Carbon tetrachloride hepatotoxicity. Pharmacol. Rev. 19 (2): 145–208. PMID 4859860.
15. Masuda Y. (October 2006). [Learning toxicology from carbon tetrachloride-induced hepatotoxicity]. Yakugaku Zasshi (яп.). 126 (10): 885–99. doi:10.1248/yakushi.126.885. PMID 17016019.
16. Rood AS, McGavran PD, Aanenson JW, Till JE (August 2001). Stochastic estimates of exposure and cancer risk from carbon tetrachloride released to the air from the rocky flats plant. Risk Anal. 21 (4): 675–95. Bibcode:2001RiskA..21..675R. doi:10.1111/0272-4332.214143. PMID 11726020. S2CID 31797685.
17. Material Safety Data Sheet, Carbon tetrachloride Архивировано 13 сентября 2010 года. at Fisher Scientific.
18. Toxicological Profile for Carbon Tetrachloride. (2005). USA: Agency for Toxic Substances and Disease Registry.
19. Substance evaluation - CoRAP - ECHA  (неопр.). echa.europa.eu. Дата обращения: 28 апреля 2018. Архивировано 20 августа 2016 года.
20. Odabasi M. (2008). Halogenated Volatile Organic Compounds from the Use of Chlorine-Bleach-Containing Household Products. Environmental Science & Technology. 42 (5): 1445–51. Bibcode:2008EnST...42.1445O. doi:10.1021/es702355u. PMID 18441786.
21. Fraser P. (1997). Chemistry of stratospheric ozone and ozone depletion. Australian Meteorological Magazine. 46 (3): 185–193.
22. Evans WF, Puckrin E (1996). A measurement of the greenhouse radiation associated with carbon tetrachloride (CCl₄). Geophysical Research Letters. 23 (14): 1769–72. Bibcode:1996GeoRL..23.1769E. doi:10.1029/96GL01258.
23. Walker, S. J.; Weiss R. F. & Salameh P. K. (2000). Reconstructed histories of the annual mean atmospheric mole fractions for the halocarbons CFC-11, CFC-12, CFC-113 and carbon tetrachloride. Journal of Geophysical Research. 105 (C6): 14285–96. Bibcode:2000JGR...10514285W. doi:10.1029/1999JC900273.
24. The Atlas of Climate Change (2006) by and Thomas E. Downing ISBN 978-0-520-25558-6

Литература

• Трегер Ю. А. Четыреххлористый углерод // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан — Ятрохимия. — С. 392—393. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.

Ссылки