Cấu trúc carbon tetrachloride (CCl4), tính chất, công dụng, độc tính



các cacbon tetraclorua Nó là một chất lỏng không màu, có mùi hơi ngọt, tương tự như mùi của ether và chloroform. Công thức hóa học của nó là CCl4, và nó tạo thành một hợp chất cộng hóa trị và dễ bay hơi, có hơi có mật độ lớn hơn không khí; Nó không có lợi cho điện và cũng không dễ cháy.

Nó được tìm thấy trong bầu khí quyển, nước của các con sông, biển và trầm tích của bề mặt biển. Người ta cho rằng carbon tetrachloride có trong tảo đỏ được tổng hợp bởi cùng một sinh vật.

Trong khí quyển, nó được tạo ra bởi phản ứng của clo và metan. Carbon tetraclorua được sản xuất công nghiệp vào đại dương, chủ yếu thông qua giao diện không khí biển. Người ta ước tính rằng dòng chảy trong khí quyển của nó => đại dương là 1,4 x 1010 g / năm, tương đương 30% tổng lượng carbon tetraclorua của khí quyển.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chính
  • 2 cấu trúc
  • 3 Tính chất lý hóa
  • 4 công dụng
    • 4.1 Sản xuất hóa chất
    • 4.2 Sản xuất chất làm lạnh
    • 4.3 Ức chế lửa
    • 4.4 Vệ sinh
    • 4.5 Phân tích hóa học
    • 4.6 Phổ hồng ngoại và cộng hưởng từ hạt nhân
    • 4.7 Dung môi
    • 4.8 Công dụng khác
  • 5 độc tính
    • 5.1 Cơ chế gây độc cho gan
    • 5.2 Tác dụng độc đối với hệ thống thận và hệ thần kinh trung ương
    • 5.3 Ảnh hưởng của việc tiếp xúc với con người
    • 5.4 Tương tác độc hại
  • 6 tương tác liên phân tử
  • 7 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chính

Carbon tetraclorua được sản xuất công nghiệp bằng cách clo hóa nhiệt của metan, với metan được phản ứng với khí clo ở nhiệt độ từ 400 ° C đến 430 ° C. Trong quá trình phản ứng, một sản phẩm thô được tạo ra, với sản phẩm phụ là axit clohydric.

Nó cũng được sản xuất công nghiệp bằng phương pháp carbon disulfide. Clo và carbon disulfide được phản ứng ở nhiệt độ 90 ° C đến 100 ° C, sử dụng sắt làm chất xúc tác. Sau đó, sản phẩm thô được phân đoạn, trung hòa và chưng cất.

CCl4 đã được sử dụng nhiều, trong số những người khác: dung môi của chất béo, dầu, vecni, v.v.; giặt khô quần áo; thuốc trừ sâu, trong khử trùng nông nghiệp và diệt nấm và sản xuất nylon. Tuy nhiên, mặc dù tiện ích tuyệt vời của nó, việc sử dụng nó đã bị loại trừ một phần do độc tính cao.

Ở người, nó tạo ra tác dụng độc hại cho da, mắt và đường hô hấp. Nhưng tác dụng có hại nhất của nó xảy ra trong hoạt động của hệ thống thần kinh trung ương, gan và thận. Tổn thương thận có lẽ là nguyên nhân chính gây tử vong do tác dụng độc hại của carbon tetrachloride.

Cấu trúc

Trong hình ảnh, bạn có thể thấy cấu trúc của carbon tetraclorua, đó là hình học tứ diện. Lưu ý rằng các nguyên tử Cl (hình cầu màu xanh lá cây), được định hướng trong không gian xung quanh carbon (hình cầu màu đen) bằng cách vẽ một khối tứ diện.

Ngoài ra, điều đáng nói là bởi vì tất cả các đỉnh của tứ diện đều giống hệt nhau, cấu trúc đối xứng; đó là, không quan trọng làm thế nào phân tử CCl được xoay4, Nó sẽ luôn luôn như vậy. Sau đó, kể từ tứ diện xanh của CCl4 là đối xứng, do đó không có khoảnh khắc lưỡng cực vĩnh viễn.

Tại sao? Bởi vì mặc dù các liên kết C - Cl là cực do độ âm điện lớn hơn của Cl so với C, những khoảnh khắc này bị hủy bỏ theo phương pháp. Do đó, nó là một hợp chất hữu cơ clo hóa cực.

Carbon được clo hóa hoàn toàn trong CCl4, những gì bằng với quá trình oxy hóa cao (carbon có thể tạo thành tối đa bốn liên kết với clo). Dung môi này không có xu hướng mất điện tử, nó là aprotic (nó không có hydrogens), và nó đại diện cho một phương tiện vận chuyển và lưu trữ nhỏ clo..

Tính chất hóa lý

Công thức

CCl4

Trọng lượng phân tử

153,81 g / mol.

Ngoại hình

Nó là một chất lỏng không màu. Nó kết tinh ở dạng tinh thể đơn hình.

Mùi

Trình bày mùi đặc trưng có trong các dung môi clo hóa khác. Mùi thơm và hơi ngọt, tương tự như mùi tetrachloroen và cloroform.

Điểm sôi

170,1 FF (76,8 CC) đến 760 mmHg.

Điểm nóng chảy

-9 FF (-23 CC).

Độ hòa tan trong nước

Nó hòa tan kém trong nước: 1,16 mg / mL ở 25ºC và 0.8 mg / mL ở 20ºC. Tại sao? Bởi vì nước, một phân tử phân cực cao, không "cảm nhận" được ái lực với carbon tetrachloride, đó là cực.

Độ hòa tan trong dung môi hữu cơ

Do tính đối xứng của cấu trúc phân tử của nó, carbon tetrachloride là một hợp chất không phân cực. Do đó, nó có thể trộn với rượu, benzen, chloroform, ether, carbon disulfide, ether dầu khí và naphta. Tương tự như vậy, nó hòa tan trong ethanol và acetone.

Mật độ

Ở trạng thái lỏng: 1,59 g / ml ở 68 ° F và 1,594 g / ml ở 20 ° C.

Ở trạng thái rắn: 1.831 g / ml ở -186 ºC và 1.809 g / ml ở -80 ºC.

Ổn định

Nói chung là trơ.

Hành động ăn mòn

Tấn công một số dạng nhựa, cao su và sơn.

Điểm đánh lửa

Nó được coi là không dễ cháy, chỉ ra điểm đánh lửa nhỏ hơn 982 ºC.

Tự động đánh lửa

982 ° C (1800 ° F; 1255 K).

Mật độ hơi

5,32 liên quan đến không khí, được lấy làm giá trị tham chiếu bằng 1.

Áp suất hơi

91 mmHg ở 68 ° F; 113 mmHg ở 77 ºF và 115 mmHg ở 25 ºC.

Phân hủy

Trong sự hiện diện của lửa hình thành clorua và phosgene, hợp chất độc hại mạnh. Tương tự như vậy, trong cùng điều kiện, nó bị phân hủy thành hydro clorua và carbon monoxide. Khi có nước ở nhiệt độ cao, nó có thể gây ra axit hydrochloric.

Độ nhớt

2,03 x 10-3 Pa · s

Ngưỡng mùi

21,4 ppm.

Chỉ số khúc xạ (ηD)

1,4607.

Công dụng

Sản xuất hóa chất

-Nó hoạt động như một tác nhân clo hóa và / hoặc dung môi trong sản xuất clo hữu cơ. Tương tự như vậy, nó can thiệp như một monome trong sản xuất nylon.

-Hoạt động như một dung môi trong sản xuất xi măng cao su, xà phòng và thuốc trừ sâu.

-Nó được sử dụng trong sản xuất chất đẩy nhiên liệu chlorofluorocarbon.

-Không có liên kết C - H, carbon tetrachloride không trải qua các phản ứng gốc tự do, vì vậy nó là một dung môi hữu ích cho các halogen, bằng halogen hoặc thuốc thử halogen, như N-bromosuccinimide..

Sản xuất chất làm lạnh

Nó được sử dụng trong sản xuất chlorofluorocarbon, chất làm lạnh R-11 và trichlorofluoromethane, chất làm lạnh R-12. Các chất làm lạnh này phá hủy tầng ozone, đó là lý do tại sao họ khuyến nghị chấm dứt sử dụng, theo khuyến nghị của Nghị định thư Montreal.

Dập tắt lửa

Vào đầu thế kỷ 20, carbon tetrachloride bắt đầu được sử dụng làm chất chữa cháy, dựa trên một tập hợp các tính chất của hợp chất: nó dễ bay hơi; hơi của nó nặng hơn không khí; Nó không phải là một chất dẫn điện và nó không dễ cháy.

Khi được nung nóng, carbon tetraclorua trở thành một hơi nặng bao phủ các sản phẩm đốt cháy, cô lập chúng khỏi oxy có trong không khí và khiến lửa tàn lụi. Nó phù hợp để chống cháy dầu và các thiết bị.

Tuy nhiên, ở nhiệt độ trên 500 ° C, carbon tetrachloride có thể phản ứng với nước, gây ra phosgene, một hợp chất độc hại, do đó phải chú ý đến thông gió trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, nó có thể phản ứng nổ với natri kim loại, tránh sử dụng nó trong các đám cháy với sự hiện diện của kim loại này.

Dọn dẹp

Carbon tetraclorua đã được sử dụng trong giặt khô quần áo và các vật liệu khác để sử dụng trong nhà. Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất tẩy dầu mỡ công nghiệp của kim loại, tuyệt vời để hòa tan dầu mỡ.

Phân tích hóa học

Nó được sử dụng để phát hiện boron, bromide, clorua, molypden, vonfram, vanadi, phốt pho và bạc.

Phổ hồng ngoại và cộng hưởng từ hạt nhân

-Nó được sử dụng làm dung môi trong quang phổ hồng ngoại, vì carbon tetraclorua không có sự hấp thụ đáng kể trong các dải> 1600 cm-1.

-Nó được sử dụng làm dung môi trong cộng hưởng từ hạt nhân, vì nó không can thiệp vào kỹ thuật này vì nó không sở hữu hydro (nó là aprotic). Nhưng vì độc tính của nó, và vì sức mạnh dung môi của nó thấp, carbon tetrachloride đã được thay thế bằng dung môi khử màu..

Dung môi

Đặc tính của việc là một hợp chất không phân cực cho phép sử dụng carbon tetraclorua làm dung môi cho dầu, chất béo, sơn mài, vecni, sáp cao su và nhựa. Nó cũng có thể hòa tan iốt.

Công dụng khác

-Nó là một thành phần quan trọng trong đèn dung nham, do mật độ cacbon tetraclorua của nó làm tăng thêm trọng lượng cho sáp.

-Được sử dụng bởi người sưu tập tem, vì nó tiết lộ hình mờ trên tem mà không gây ra thiệt hại.

-Nó đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm và trong việc phun ngũ cốc để loại bỏ côn trùng.

-Trong quá trình cắt kim loại, nó được sử dụng làm chất bôi trơn.

-Nó đã được sử dụng trong y học thú y như một loại thuốc trị giun sán trong điều trị bệnh sán lá gan, do Fasciola hepatica gây ra ở cừu.

Độc tính

-Carbon tetraclorua có thể được hấp thụ qua đường hô hấp, tiêu hóa, mắt và da. Nuốt phải và hít phải rất nguy hiểm vì chúng có thể gây tổn thương nghiêm trọng lâu dài cho não, gan và thận.

-Sự tiếp xúc với da tạo ra kích ứng và về lâu dài nó có thể gây ra viêm da. Trong khi tiếp xúc với mắt gây ra kích ứng.

Cơ chế gây độc cho gan

Các cơ chế chính gây tổn thương gan là stress oxy hóa và sự thay đổi của cân bằng nội môi canxi..

Stress oxy hóa là sự mất cân bằng giữa việc sản xuất các loại oxy phản ứng và khả năng cơ thể tạo ra môi trường khử, trong các tế bào của chúng, điều khiển các quá trình oxy hóa.

Sự mất cân bằng ở trạng thái oxy hóa khử thông thường có thể gây ra tác dụng độc hại do sản xuất peroxit và các gốc tự do gây tổn hại cho tất cả các thành phần của tế bào.

Carbon tetraclorua được chuyển hóa tạo ra các gốc tự do: Cl3C. (trichloromethyl triệt để) và Cl3COO. (trichloromethylperoxide gốc). Các gốc tự do này tạo ra lipoperoxidation, gây tổn thương cho gan và phổi.

Các gốc tự do cũng gây ra vỡ màng tế bào gan. Điều này tạo ra sự gia tăng nồng độ cytosolic của canxi và giảm cơ chế nội bào của quá trình cô lập canxi.

Sự gia tăng nội bào của canxi kích hoạt enzyme phospholipase A2 tác động lên phospholipid của màng, làm nặng thêm ảnh hưởng của nó. Ngoài ra, có sự xâm nhập của bạch cầu trung tính và tổn thương tế bào gan. Có sự giảm nồng độ tế bào ATP và glutathione gây ra bất hoạt enzyme và chết tế bào.

Tác dụng độc trong hệ thống thận và hệ thần kinh trung ương

Các tác dụng độc hại của carbon tetrachloride được biểu hiện trong hệ thống thận với sự giảm sản xuất nước tiểu và tích tụ nước trong cơ thể. Đặc biệt là trong phổi và sự gia tăng nồng độ chất thải chuyển hóa trong máu. Điều này có thể gây ra cái chết.

Ở cấp độ của hệ thống thần kinh trung ương, có sự tham gia của sự dẫn truyền sợi trục của các xung thần kinh.

Ảnh hưởng của con người

Thời lượng ngắn

Kích ứng mắt; ảnh hưởng đến gan, thận và hệ thần kinh trung ương, có thể dẫn đến mất ý thức.

Thời gian dài

Viêm da và hành động gây ung thư có thể.

Tương tác độc hại

Có mối liên quan giữa nhiều trường hợp nhiễm độc với carbon tetrachloride và tiêu thụ rượu. Uống rượu quá mức gây tổn thương gan, sản xuất xơ gan trong một số trường hợp.

Nó đã được quan sát thấy rằng độc tính của carbon tetrachloride tăng với barbiturat, vì chúng có một số tác dụng độc hại tương tự.

Ví dụ, ở mức độ thận, barbiturat làm giảm sự bài tiết nước tiểu, hành động này của barbiturat tương tự như tác dụng độc hại của carbon tetrachloride đối với chức năng thận.

Tương tác liên phân tử

CCl4 Nó có thể được coi là một tứ diện màu xanh lá cây. Nó tương tác với người khác như thế nào?

Là một phân tử cực, không có khoảnh khắc lưỡng cực vĩnh viễn, nó không thể tương tác bằng lực lưỡng cực - lưỡng cực. Để giữ các phân tử của chúng lại với nhau trong chất lỏng, các nguyên tử clo (các đỉnh của tứ diện) phải tương tác với nhau theo một cách nào đó; và họ thành công nhờ vào lực lượng phân tán của London.

Các đám mây điện tử của các nguyên tử Cl di chuyển và trong những khoảnh khắc ngắn ngủi, tạo ra các vùng electron giàu và nghèo; nghĩa là, chúng tạo ra các lưỡng cực tức thì.

Vùng electron phong phú δ- làm cho nguyên tử Cl của một phân tử lân cận phân cực: Clδ-δ+Cl. Do đó, hai nguyên tử Cl có thể được giữ với nhau trong một thời gian giới hạn.

Nhưng, có hàng triệu phân tử CCl4, các tương tác trở nên đủ hiệu quả để tạo thành một chất lỏng trong điều kiện bình thường.

Ngoài ra, bốn Cl liên kết cộng hóa trị với mỗi C làm tăng đáng kể số lượng các tương tác này; nhiều đến nỗi nó sôi ở 76,8 CC, một điểm sôi cao.

Điểm sôi của CCl4 nó không thể cao hơn vì tứ diện tương đối nhỏ so với các hợp chất phân cực khác (chẳng hạn như xylene, sôi ở 144ºC).

Tài liệu tham khảo

  1. Hardinger A. Steven. (2017). Thuật ngữ minh họa của hóa học hữu cơ: Carbon tetraclorua. Lấy từ: chem.ucla.edu
  2. Tất cả Siyavula. (s.f.). Lực lượng liên phân tử và tương tác. Lấy từ: siyavula.com
  3. Cẩn thận F. A. (2006). Hóa hữu cơ (Ấn bản thứ sáu). Đồi Mc Graw.
  4. Wikipedia. (2018). Carbon tetraclorua. Lấy từ: en.wikipedia.org
  5. PubChem. (2018). Carbon Tetrachloride. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Sách hóa học. (2017). Carbon tetraclorua. Lấy từ: chembook.com