SZÉN-TETRAKLORID (CCL4): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A szén-tetraklorid színtelen folyadék, enyhén édes illatú, mint az éter és a kloroform szag. A kémiai képlet jelentése CCI ₄, és ez képez egy kovalens, és illékony vegyület, amelynek gőz sűrűsége nagyobb, mint a levegő; Nem áramvezető, sem tűzveszélyes.

A légkörben, a folyó vízében, a tengerben és a tenger felszínén található üledékekben található. Úgy gondolják, hogy a vörös algákban lévő szén-tetrakloridot ugyanaz a szervezet szintetizálja.

Forrás: commons.wikimedia.org

A légkörben klór és metán reakciójával állítják elő. Az iparilag előállított szén-tetraklorid az óceánba jut, elsősorban a tenger-levegő határfelületen keresztül. Légköri áramlása => óceáni becslések szerint 1,4 x 10 ¹⁰ g / év, ami a légkörben lévő teljes szén-tetraklorid 30% -ának felel meg.

Főbb jellemzői

A szén-tetrakloridot iparilag előállítják metán hőklórozásával, a metán pedig klórgázzal reagálva 400–430 ° C hőmérsékleten. A reakció során nyersterméket kapunk sósav melléktermékével.

Szén-diszulfid módszerrel iparilag is előállítják. A klórt és a szén-diszulfidot 90 ° C és 100 ° C közötti hőmérsékleten reagáltatjuk, katalizátorként vas felhasználásával. A nyers terméket frakcionáljuk, semlegesítjük és desztilláljuk.

A CCl ₄ többféle felhasználásra került, többek között: oldószer zsírokhoz, olajokhoz, lakkokhoz stb.; ruhák száraz tisztítása; növényvédő szerek, mezőgazdasági gázosítás és gombaölő szerek, valamint a Nylon gyártása. Nagyon hasznos annak ellenére, hogy magas toxicitása miatt részben elhagyták a használatát.

Embereknél mérgező hatást fejt ki a bőrre, a szemre és a légzőrendszerre. Ennek leginkább káros hatásai a központi idegrendszer, a máj és a vesék működésében jelentkeznek. A vesekárosodás talán a szén-tetraklorid mérgező hatásának tulajdonítható halálesetek oka.

Szerkezet

A képen látható a szén-tetraklorid szerkezete, amely tetraéderes geometria. Vegye figyelembe, hogy a Cl-atomok (a zöld gömbök) a szén (fekete gömb) körüli térben egy tetraédert ábrázolnak.

Hasonlóképpen meg kell említeni, hogy mivel a tetraéder összes csúcsa azonos, a szerkezet szimmetrikus; vagyis függetlenül attól, hogy a CCl ₄ molekula hogyan fordul el, mindig ugyanaz lesz. Aztán, mivel a zöld tetraéder CCI ₄ szimmetrikus, ez eredményezi a hiányában állandó dipolusmomentum.

Miért? Mivel bár a C-Cl kötések jellegzetesek, mivel a Cl C-hez viszonyított nagyobb elektronegativitása miatt poláris jellegűek, ezeket a pillanatokat vektorálisan érvénytelenítik. Ezért ez egy apoláris klórozott szerves vegyület.

Carbon teljesen klórozott CCI ₄, ami megegyezik a nagy oxidációs (szén képezhet legfeljebb négy kötés klórral). Ez az oldószer nem hajlamos az elektronok elvesztésére, aprotikus (nem tartalmaz hidrogént), és a klór kis szállítási és tárolási eszközét képviseli.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Képlet

CCl ₄

Molekuláris tömeg

153,81 g / mol.

Fizikai megjelenés

Színtelen folyadék. Monoklinikus kristályok formájában kristályosodik.

Szag

Jellemző szaga van más klórozott oldószerekben. Az illata aromás és kissé édes, hasonló a tetraklór-etilén és a kloroform szagához.

Forráspont

76,8 ° C (170,1 ° F) 760 Hgmm-en.

Olvadáspont

-9 ° F (-23 ° C).

Vízben való oldhatóság

Vízben rosszul oldódik: 1,16 mg / ml 25 ° C-on és 0,8 mg / ml 20 ° C-on. Miért? Mivel a víz, amely egy nagyon poláros molekula, nem érzi affinitását a szén-tetrakloriddal szemben, amely nem poláros.

Oldhatóság szerves oldószerekben

A szén-tetraklorid molekuláris szerkezetének szimmetriája miatt nem poláros vegyület. Ezért elegyedik az alkohollal, benzollal, kloroformmal, éterrel, szén-diszulfiddal, petroléterrel és benzinvel. Hasonlóképpen, oldódik etanolban és acetonban.

Sűrűség

Folyékony állapotban: 1,59 g / ml 68 ° F-on és 1,594 g / ml 20 ° C-on.

Szilárd állapotban: 1,831 g / ml -186 ° C-on és 1,809 g / ml -80 ° C-on.

Stabilitás

Általában inert.

Maró hatás

Megtámadja a műanyagok, a gumik és a bevonatok bizonyos formáit.

gyújtási pont

Kevésbé tűzveszélyesnek tekinthető, a gyulladási pontot 982 ºC-nál alacsonyabb hőmérsékleten jelölték meg.

Öngyulladás

982 ° C (1800 ° F; 1255 K).

Gőzsűrűség

5,32 a levegőhöz viszonyítva, 1-rel megegyező referenciaértékként

Gőznyomás

91 Hgmm 68 ° F-on; 113 Hgmm 77 ° F-on és 115 mmHg 25 ° C-on.

bomlás

Tűz jelenlétében kloridot és foszgént képez, egy nagyon mérgező vegyületet. Ugyanezen körülmények között bomlik hidrogén-kloriddá és szén-monoxiddá is. Magas hőmérsékleten víz jelenlétében sósavat képezhet.

Viszkozitás

2,03 x 10 ^-3 Pa s

Szagküszöb

21,4 ppm.

Törésmutató (

1,4607.

Alkalmazások

Vegyi gyártás

-Klórozó szerként és / vagy oldószerként beavatkozik a szerves klór előállításában. Hasonlóképpen, mint monomer lép be a Nylon gyártásába.

- Oldószerként szolgál gumicemen, szappan és rovarölő gyártásában.

- Ezt a klórozott-fluorozott szénhidrogén hajtóanyag gyártásában használják.

- Mivel nincs CH-kötése, a szén-tetraklorid nem vesz részt szabadgyökös reakciókon, így hasznos oldószerré válik a halogénezéshez, akár elemi halogén, akár egy halogénező reagens, például N-bróm-szukcinimid révén.

Hűtőközeg gyártása

A klorofluor-szénhidrogén, az R-11 hűtőközeg és a triklórfluor-metán, az R-12 hűtőközeg előállításához használták. Ezek a hűtőközegek elpusztítják az ózonréteget, ezért a Montreali Jegyzőkönyv ajánlásainak megfelelően ajánlott felhasználásuk megszüntetése.

Tűzoltás

A 20. század elején a szén-tetrakloridot tűzoltó készülékként kezelték, a vegyület számos tulajdonsága alapján: illékony; gőze nehezebb, mint a levegő; nem elektromos vezető, és nem nagyon gyúlékony.

A szén-tetraklorid hevítése során nehéz gőzzé alakul, amely lefedi az égéstermékeket, elkülönítve azokat a levegőben lévő oxigéntől, és a tűz elpusztulásához vezet. Alkalmas olaj- és készülékütések megsemmisítésére.

Az 500 ºC-nál magasabb hőmérsékleten azonban a szén-tetraklorid reagálhat a vízzel, foszgént okozva, mérgező vegyületet, ezért használat közben figyelni kell a szellőztetésre. Ezenkívül robbanásveszélyes reakcióba léphet fém-nátriummal, és kerülni kell a fém jelenlétével járó tüzekben való használatát.

Tisztítás

A szén-tetrakloridot régóta használják a ruhák és egyéb háztartási anyagok vegytisztításában. Ezen felül ipari fém zsírtalanítóként használják, kiválóan alkalmas zsír és olaj oldására.

Kémiai elemzés

Bór, bromid, klorid, molibdén, volfram, vanádium, foszfor és ezüst kimutatására használják.

Infravörös spektroszkópia és magmágneses rezonancia

- Oldószerként használják infravörös spektroszkópiában, mivel a szén-tetrakloridnak nincs szignifikáns abszorpciója 1600 cm ^{-1-nél nagyobb} sávokban.

- Oldószerként használták a nukleáris mágneses rezonancia terén, mivel nem zavarja a technikát, mivel nem tartalmaz hidrogént (aprotikus). Mivel azonban toxicitása miatt, mivel alacsony oldódási képessége van, a szén-tetrakloridot deuterált oldószerekkel helyettesítették.

Oldószer

A nem poláros vegyület tulajdonsága lehetővé teszi a szén-tetraklorid oldószerként való felhasználását olajok, zsírok, lakkok, lakkok, gumiviaszok és gyanták számára. Oldhatja a jódot is.

Egyéb felhasználások

-Fontos összetevő a lávalámpákban, mivel sűrűsége miatt a szén-tetraklorid növeli a viasz súlyát.

- A bélyeggyűjtők használják, hogy a vízjeleket a bélyegeken sérülés nélkül feltárja.

- Rovarirtó és gombaölő szerként, valamint a szemek rozsdamentesítésére használták.

-A fémvágás során kenőanyagként használják.

-Az állatgyógyászatban anthelmintikumként alkalmazták a faszulaszis kezelésében, amelyet juhokban a Fasciola hepatica okozott.

toxicitás

-A szén-tetraklorid felszívódhat a légzőszervi, emésztőrendszeri és szemészeti úton, valamint a bőrön keresztül. Lenyelés és belégzés nagyon veszélyes, mivel súlyos, hosszú távú károsodást okozhatnak az agyban, a májban és a vesékben.

-A bőrrel való érintkezés irritációt okoz, hosszú távon dermatitiszt okozhat. Míg a szemmel való érintkezés irritációt okoz.

Hepatotoxikus mechanizmusok

A májkárosodást okozó fő mechanizmusok az oxidatív stressz és a kalcium homeosztázis megváltozása.

Az oxidatív stressz egyensúlyhiány a reaktív oxigénfajok képződése és a szervezet képessége révén redukáló környezetet létrehozni a sejtjeiben, amely szabályozza az oxidatív folyamatokat.

A normál redox állapotban tapasztalható egyensúlyhiány toxikus hatásokat válthat ki a peroxidok és a szabad gyökök képződése miatt, amelyek károsítják a sejtek összes elemét.

Széntetraklorid metabolizálódik szabad gyököket: Cl ₃ C . (triklór-metil-csoport), és Cl ₃ COO . (triklór-metil-peroxid-csoport). Ezek a szabad gyökök lipoperoxidációt produkálnak, amely károsítja a májat és a tüdőt.

A szabad gyökök a májsejtek plazmamembránjának lebontását is okozhatják. Ez növeli a kalcium citoszolos koncentrációját és csökkenti a kalcium szekréciójának intracelluláris mechanizmusát.

A sejten belüli növekedése kalcium aktiválja a foszfolipáz A ₂ enzimet ható foszfolipidek a membránban, súlyosbodásának bevonása. Ezen felül neutrofil beszivárgás és májsejt károsodás lép fel. Csökkent az ATP és a glutation celluláris koncentrációja, ami enzimek inaktiválódását és sejthalálát okozza.

Mérgező hatások a veserendszerre és a központi idegrendszerre

A szén-tetraklorid toxikus hatásai a veserendszerben nyilvánulnak meg, csökkentve a vizelettermelést és a testben a víz felhalmozódását. Különösen a tüdőben és a vér anyagcseréjének koncentrációjának növekedése. Ez halált okozhat.

A központi idegrendszer szintjén az idegimpulzusok axonális vezetése szerepel.

Az expozíció hatásai emberre

Rövid időtartam

A szem irritációja; a májra, a vesére és a központi idegrendszerre gyakorolt ​​hatások, amelyek eszméletvesztést okozhatnak.

Hosszú időtartam

Dermatitis és lehetséges karcinogén hatás.

Toxikus kölcsönhatások

Szén-tetraklorid mérgezés és az alkoholfogyasztás sok esete között van kapcsolat. A túlzott alkoholfogyasztás májkárosodást okoz, egyes esetekben májcirrhózist okozva.

Kimutatták, hogy a szén-tetraklorid toxicitása megnövekszik a barbiturátokkal, mivel ezeknek hasonló toxikus hatásuk van.

Például renalis szinten a barbiturátok csökkentik a vizelet kiválasztását, a barbiturátoknak ez a hatása hasonló a szén-tetraklorid toxikus hatására a veseműködésre.

Intermolekuláris interakciók

CCI ₄ lehet tekinteni, mint egy zöld tetraéder. Hogyan lépsz kapcsolatba másokkal?

Apoláris molekula, állandó dipóliás pillanat nélkül, nem képes kölcsönhatásba lépni a dipól-dipól erőkkel. Annak érdekében, hogy molekuláikat együtt tartsák a folyadékban, a klóratomoknak (a tetraéderek csúcsainak) valamilyen módon kölcsönhatásba kell lépniük egymással; és megteszik a londoni szétszórt erőknek köszönhetően.

A Cl atomok elektronfelhői mozognak, és rövid pillanatokra gazdag és szegény elektronterületeket generálnak; vagyis azonnali dipólokat generálnak.

A δ-elektronban gazdag zóna a szomszédos molekulák Cl atomját polarizálódik: Cl ^{δ- δ +} Cl. Így két Cl atom tartható össze korlátozott ideig.

De, több millió CCl ₄ -molekulák, a kölcsönhatások válnak elég hatékony, hogy egy normál körülmények között folyékony.

Ezenkívül az egyes C-hez kovalensen kapcsolt négy klór jelentősen növeli ezen kölcsönhatások számát; annyira, hogy 76,8ºC-on forr, magas forráspontú.

A forráspontja CCl ₄ nem lehet magasabb, mert tetraéderek viszonylag kicsi, összehasonlítva más apoláros vegyületek (mint például xilol, amely forr 144ºC).

Irodalom

1. Hardinger A. Steven. (2017). A szerves kémia szemléltetett szótára: Szén-tetraklorid. Helyreállítva: chem.ucla.edu
2. Minden Siyavula. (Sf). Intermolekuláris és Interatomikus Erők. Helyreállítva: siyavula.com
3. Carey FA (2006). Szerves kémia. (Hatodik kiadás). Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2018). Szén-tetraklorid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Pubchem. (2018). Szén-tetraklorid. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Vegyi könyv. (2017). Szén-tetraklorid. Helyreállítva: Chemicalbook.com