ТЕТРАКЛОРИД УГЉЕНИКА (ЦЦЛ4): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Угљен тетрахлорид је безбојна течност, благо слатки мирис, као мирис етра и хлороформа. Његова хемијска формула је ЦЦл ₄ , и представља једну ковалентну и испарљиви једињења, чија пара је веће густине него ваздух; Није проводник електричне енергије нити је запаљив.

Налази се у атмосфери, речној води, мору и седиментима на морској површини. Сматра се да тетраклорид угљеника присутан у црвеним алгама синтетише исти организам.

Извор: цоммонс.викимедиа.орг

У атмосфери се ствара реакцијом хлора и метана. Индустријски произведен тетраклорид угљеника улази у океан, првенствено преко интерфејса мор-ваздух. Процењује се да ће њен атмосферски проток => океан бити 1,4 к 10 ¹⁰ г / годишње, што одговара 30% укупног тетраклорида угљеника у атмосфери.

Главне карактеристике

Угљен-тетраклорид се производи индустријски термичким хлорирањем метана, при чему метан реагује хлорним гасом на температури између 400 ° Ц и 430 ° Ц. Током реакције настаје сирови производ са споредним производом хлороводоничне киселине.

Такође се производи индустријски методом угљен-сулфида. Хлор и угљен сулфулфид реагују на температури од 90 ° Ц до 100 ° Ц, користећи гвожђе као катализатор. Сирови производ се затим подвргава фракционисању, неутрализацији и дестилацији.

ЦЦл ₄ имао је вишеструку употребу, између осталог: растварач за масти, уља, лакове итд .; хемијско чишћење одеће; пестицидима, пољопривредним заплињавањем и фунгицидима и производњом најлона. Међутим, и поред велике употребљивости, његова употреба делимично је одбачена због велике токсичности.

Код људи ствара токсичне ефекте на кожи, очима и дисајним путевима. Али највише штетне последице дешава се у функционисању централног нервног система, јетре и бубрега. Оштећење бубрега је можда водећи узрок смрти који се приписује токсичном деловању угљен-тетраклорида.

Структура

На слици можете видети структуру тетраклорида угљеника, која је од тетраедарске геометрије. Имајте у виду да су атоми Цл (зелене сфере) оријентисани у простору око угљеника (црна сфера) цртајући тетраедром.

Исто тако, треба напоменути да је, будући да су све врхове тетраедра идентичне, структура симетрична; да је, без обзира на то како је ЦЦУ ₄ молекул је укључен , он ће увек бити исти. Затим, пошто је зелена тетраедар од ЦЦЛ ₄ је симетрична, резултира у недостатку сталног диполног момента.

Зашто? Будући да су Ц - Цл везе поларне природе због веће електронегативности Цл у односу на Ц, ти се моменти векторски отказују. Стога је аполарно хлоровано органско једињење.

Царбон је у потпуности хлорисане у ЦЦУ ₄ , која је једнака високој оксидацију (царбон може формирати највише четири везе са хлором). Овај растварач не губи електроне, апротичан је (нема водика), и представља мало превозно средство и складиштење хлора.

Физичка и хемијска својства

Формула

ЦЦл ₄

Молекуларна тежина

153,81 г / мол.

Физичка присутност

То је безбојна течност. Кристализира се у облику моноклиничких кристала.

Мирис

Има карактеристичан мирис присутан у другим хлорованим растварачима. Мирис је ароматичан и помало сладак, сличан мирису тетраклоретилена и хлороформа.

Тачка кључања

170.8 ° Ф (76.8 ° Ц) на 760 ммХг.

Тачка топљења

-9 ° Ф (-23 ° Ц).

Растворљивост у води

Слабо је растворљив у води: 1,16 мг / мЛ при 25 ° Ц и 0,8 мг / мл на 20 ° Ц. Зашто? Због тога што вода, високо поларни молекул, не „осећа“ афинитет према тетрахлориду угљеника, који је неполаран.

Растворљивост у органским растварачима

Због симетрије његове молекуларне структуре, тетрахлорид угљеника је неполарно једињење. Стога се може мешати са алкохолом, бензеном, хлороформом, етером, угљен-сулфидом, петролеј етром и нафтом. Исто тако, растворљив је у етанолу и ацетону.

Густина

У течном стању: 1,59 г / мл на 68 ° Ф и 1,559 г / мл на 20 ° Ц.

У чврстом стању: 1.831 г / мл на -186 ° Ц и 1.809 г / мл на -80 ° Ц.

Стабилност

Генерално инертне.

Корозивно деловање

Напада неке облике пластике, гуме и облоге.

тачка паљења

Сматра се слабо запаљивим, при чему је тачка паљења нижа од 982 ° Ц.

Аутоматско паљење

982 ° Ц (1800 ° Ф; 1255 К).

Густина паре

5.32 у односу на ваздух, узет као референтна вредност једнака 1.

Притисак паре

91 ммХг на 68 ° Ф; 113 ммХг на 77 ° Ф и 115 ммХг на 25 ° Ц.

Декомпозиција

У присуству ватре формира хлорид и фосген, високо токсично једињење. Такође, под истим условима се разлаже у хлороводоник и угљен моноксид. У присуству воде на високим температурама, она може произвести хлороводоничну киселину.

Вискозност

2,03 к 10 ^-3 Па с

Праг мириса

21,4 ппм.

Индекс преламања (

1.4607.

Апликације

Хемијска производња

-Умешава се као средство за хлорирање и / или растварач у производњи органског хлора. Такође, интервенира као мономера у производњи најлона.

- Делује као растварач у производњи гуменог цемента, сапуна и инсектицида.

-Користи се у производњи погонског хлорофлуоро-угљеника.

- Ако нема ЦХ-везе, тетраклорид угљеника не подлеже реакцијама слободних радикала, што га чини корисним растварачем за халогенације било елементарним халогеном или халогенирајућим реагенсом, као што је Н-бромосукцинимид.

Производња расхладних средстава

Коришћен је у производњи хлорофлуоро-угљеника, расхладног средства Р-11 и трихлорофлуорометана, расхладног средства Р-12. Ови расхладни агенси уништавају озонски омотач, због чега је препоручено да се њихова употреба прекине, у складу са препорукама Монтреалског протокола.

Сузбијање ватре

Почетком 20. века, тетраклорид угљеника почео се користити као апарат за гашење пожара, заснован на скупу својстава овог једињења: он је хлапив; пара му је тежа од ваздуха; није електрични проводник и није лако запаљив

Када се загрева тетраклорид угљеника, он се претвара у велику пару која прекрива продукте сагоревања, изолујући их од кисеоника присутног у ваздуху и узрокујући да пожар угаси. Погодан је за гашење пожара са уљем и уређајима.

Међутим, на температурама већим од 500 ° Ц, тетраклорид угљеника може да реагује са водом, узрокујући фосген, токсично једињење, па приликом коришћења треба обратити пажњу на вентилацију. Поред тога, може експлозивно реаговати са металним натријумом, па његову употребу треба избегавати у пожарима уз присуство овог метала.

Чишћење

Угљени тетраклорид се дуго користи у хемијском чишћењу одеће и других кућанских материјала. Поред тога, користи се као индустријски одмашћивач метала, одличан за отапање масти и уља.

Хемијска анализа

Користи се за откривање бора, бромида, хлорида, молибдена, волфрама, ванадијума, фосфора и сребра.

Инфрацрвена спектроскопија и нуклеарна магнетна резонанца

-Користи се као растварач у инфрацрвеној спектроскопији, јер тетрахлорид угљеник нема значајну апсорпцију у опсезима> 1600 цм ^-1 .

-Користила се као растварач у нуклеарној магнетној резонанци, пошто се није мешала у техници јер није имала водоник (апротичан је). Али, због своје токсичности, пошто је моћ растварања мала, угљен тетраклорид је замењен деутерираним растварачима.

Растварач

Карактеристика неполарног једињења омогућава употребу угљен-тетраклорида као растварача за уља, масти, лакове, лакове, гумене воскове и смоле. Такође може да раствори јод.

Друге намене

-Важна је компонента у лава лампама, јер захваљујући својој густини, тетраклорид угљеник додаје воску тежину.

-Користите колекционари маркица, откривају водене жигове на маркама без оштећења.

-Користила се као пестицидно и фунгицидно средство и у фумигацији зрна ради уклањања инсеката.

-У процесу сечења метала користи се као мазиво.

-У ветеринарској медицини се користи као антхелминтик у лечењу фасциолазе, коју је код оваца изазвао Фасциола хепатица.

Токсичност

-Тетрахлорид угљеника може да се апсорбује респираторним, пробавним и окуларним путевима и кроз кожу. Гутање и удисање су веома опасни јер могу проузроковати озбиљна дуготрајна оштећења мозга, јетре и бубрега.

- Контакт са кожом изазива иритацију и дугорочно може изазвати дерматитис. Док контакт са очима изазива иритацију.

Хепатотоксични механизми

Главни механизми који производе оштећење јетре су оксидативни стрес и промена хомеостазе калцијума.

Оксидативни стрес је неравнотежа између производње реактивних врста кисеоника и способности организма да, у својим ћелијама, ствара редукционо окружење које контролише оксидативне процесе.

Неравнотежа у нормалном редокс стању може проузроковати токсичне ефекте услед производње пероксида и слободних радикала који оштећују све компоненте ћелије.

Угљен тетрахлорид се метаболише производи слободне радикале: Цл ₃ Ц ^. (трихлорометил радикал) и Цл ₃ ЦОО ^. (трихлорометил пероксид радикал). Ови слободни радикали производе липопероксидацију, која узрокује оштећење јетре, па и плућа.

Слободни радикали такође изазивају распад плазма мембране ћелија јетре. Ово производи повећање концентрације калцијума у ​​цитосолу и смањење унутарћелијског механизма секвестрације калцијума.

Интраћелијски пораст калцијума активира ензим фосфолипаза А ₂ који делује на фосфолипиде у мембрани, погоршавајући њихово учешће. Поред тога, долази до инфилтрације неутрофила и хепатоцелуларне повреде. Долази до смањења ћелијске концентрације АТП-а и глутатион-а који изазива инактивацију ензима и ћелијску смрт.

Токсични ефекти на бубрежни и централни нервни систем

Токсични ефекти тетраклорида угљеника манифестују се у бубрежном систему уз смањење производње урина и накупљања воде у телу. Нарочито у плућима и повећању концентрације метаболичког отпада у крви. Ово може проузроковати смрт.

На нивоу централног нервног система постоји аксонско спровођење нервних импулса.

Ефекти изложености код људи

Кратко трајање

Надраживање очију; ефекте на јетру, бубреге и централни нервни систем који могу довести до губитка свести.

Дуго трајање

Дерматитис и могућа канцерогена дејства.

Токсичне интеракције

Постоји веза између многих случајева тровања угљеним тетраклоридом и употребе алкохола. Прекомерни унос алкохола изазива оштећење јетре, стварајући цирозу јетре у неким случајевима.

Показало се да је токсичност угљиковог тетраклорида повећана са барбитуратима, јер имају сличне токсичне ефекте.

На пример, на бубрежном нивоу, барбитурати смањују излучивање урина, а ово деловање барбитурата је слично токсичном учинку тетрахлорида угљеника на функцију бубрега.

Интермолекуларне интеракције

ЦЦУ ₄ може се сматрати зелене тетраедра. Како комуницирате са другима?

Будући да је аполарни молекул, без сталног диполског тренутка, он не може комуницирати путем дипол-диполних сила. Да би своје молекуле држали заједно у течности, атоми хлора (врхови тетраедра) морају на неки начин да делују једни са другима; и то раде захваљујући лондонским снагама за растурање.

Облаци електрона Цл атома се крећу и накратко стварају подручја богата и сиромашна електронима; то јест, они стварају тренутне диполе.

Δ- електронима богат зоне узрокује Цл атом суседне молекула постане поларизована: Цл ^{δ- δ +} Цл Тако, два Цл атома могу сматрати заједно ограничено време..

Али пошто постоји милион молекула ЦЦл ₄ , интеракције постају довољно ефикасне да формирају течност у нормалним условима.

Даље, четири Цл ковалентно повезана са сваким Ц значајно повећавају број ових интеракција; толико да врели при 76,8ºЦ, високој тачки кључања.

Кључања ЦЦУ ₄ не може бити већа јер тетрахедра су релативно мали у поређењу са другим једињењима аполарним (попут ксилена, што кључа на 144ºЦ).

Референце

1. Хардингер А. Стевен. (2017). Илустровани речник органске хемије: угљени тетраклорид. Опоравак од: цхем.уцла.еду
2. Сва Сииавула. (сф) Интермолекуларне и интератомске снаге. Опоравак од: сииавула.цом
3. Цареи ФА (2006). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
4. Википедиа. (2018). Угљен тетрахлорид. Опоравак од: ен.википедиа.орг
5. ПубЦхем. (2018). Угљен тетрахлорид. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
6. Хемијска књига. (2017). Угљен тетрахлорид. Опоравак од: цхемицалбоок.цом