CACBON TETRACLORUA (CCL4): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các carbon tetrachloride là một chất lỏng không màu, mùi hơi ngọt, giống như mùi của ether và chloroform. Công thức hóa học của nó là CCl ₄ , và nó tạo thành một hợp chất cộng hóa trị và dễ bay hơi, có tỷ trọng hơi lớn hơn không khí; Nó không phải là chất dẫn điện và cũng không phải là chất dễ cháy.

Nó được tìm thấy trong khí quyển, nước sông, biển và trầm tích trên bề mặt biển. Cacbon tetraclorua có trong tảo đỏ được cho là do cùng một sinh vật tổng hợp.

Nguồn: commons.wikimedia.org

Trong khí quyển, nó được tạo ra bởi phản ứng của clo và metan. Cacbon tetraclorua được sản xuất công nghiệp đi vào đại dương, chủ yếu qua giao diện biển-không khí. Dòng chảy trong khí quyển của nó => đại dương được ước tính là 1,4 x 10 ¹⁰ g / năm, tương đương với 30% tổng lượng cacbon tetraclorua trong khí quyển.

Những đặc điểm chính

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

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

CCl ₄ có nhiều mục đích sử dụng, trong số các ứng dụng khác: dung môi cho chất béo, dầu, vecni, v.v.; giặt khô quần áo; thuốc trừ sâu, khử trùng nông nghiệp và thuốc diệt nấm và sản xuất nylon. Tuy nhiên, dù có công dụng tuyệt vời nhưng công dụng của nó đã bị loại bỏ một phần do độc tính cao.

Ở người, nó tạo ra các tác động độc hại trên da, mắt và đường hô hấp. Nhưng tác hại lớn nhất của nó xảy ra đối với hoạt động của hệ thần kinh trung ương, gan và thận. Tổn thương thận có lẽ là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong do tác dụng độc hại của cacbon tetraclorua.

Kết cấu

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

Tương tự như vậy, cần nói rằng vì tất cả các đỉnh của tứ diện đều giống hệt nhau nên cấu trúc là đối xứng; nghĩa là, bất kể phân tử CCl ₄ được quay như thế nào , nó sẽ luôn giống nhau. Khi đó, vì tứ diện màu xanh lục của CCl ₄ là đối xứng, nên nó dẫn đến việc không có mômen lưỡng cực vĩnh viễn.

Tại sao? Bởi vì mặc dù các liên kết C - Cl có tính phân cực do độ âm điện của Cl lớn hơn so với C, các mômen này bị triệt tiêu theo vectơ. Do đó, nó là một hợp chất hữu cơ clo hóa apolar.

Cacbon bị clo hóa hoàn toàn trong CCl ₄ , có tính oxi hóa cao (cacbon có thể tạo tối đa bốn liên kết với clo). Dung môi này không có xu hướng mất điện tử, nó là aprotic (nó không có hydro), và nó đại diện cho một phương tiện vận chuyển và lưu trữ clo nhỏ.

Các tính chất vật lý và hóa học

Công thức

CCl ₄

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 tà.

Mùi

Nó có mùi đặc trưng có trong các dung môi clo khác. Mùi thơm và hơi ngọt, tương tự như mùi của tetrachloroethylene và chloroform.

Điểm sôi

170,1 ° F (76,8 ° C) ở 760 mmHg.

Độ nóng chảy

-9 ° F (-23 ° C).

Khả năng 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 rất phân cực, không "cảm thấy" ái lực với cacbon tetraclorua, là chất không phân cực.

Khả năng hòa tan trong dung môi hữu cơ

Do tính đối xứng của cấu trúc phân tử của nó, cacbon tetraclorua là một hợp chất không phân cực. Do đó, nó có thể trộn lẫn với rượu, benzen, cloroform, ete, carbon disulfide, ete dầu hỏa và naphtha. Tương tự như vậy, nó có thể hòa tan trong etanol và axeton.

Tỉ trọng

Ở trạng thái lỏng: 1,59 g / ml ở 68ºF và 1,594 g / ml ở 20ºC.

Ở trạng thái rắn: 1,831 g / ml ở -186 ° C và 1,809 g / ml ở -80 ° C.

Ổn định

Nói chung là trơ.

Hành động ăn mòn

Tấn công một số dạng nhựa, cao su và lớp phủ.

điểm đánh lửa

Nó được coi là dễ bắt lửa, điểm bắt lửa được đánh dấu là nhỏ hơn 982 ºC.

Đánh lửa tự động

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 77ºF và 115 mmHg ở 25ºC.

Sự phân hủy

Khi có lửa, nó tạo thành clorua và phosgene, một hợp chất có độc tính cao. Ngoài ra, trong cùng điều kiện, nó phân hủy thành hydro clorua và carbon monoxide. Trong điều kiện có nước ở nhiệt độ cao, nó có thể tạo ra axit clohydric.

Độ nhớt

2,03 x 10 ^-3 Pa s

Ngưỡng mùi

21,4 ppm.

Chỉ số khúc xạ (

1.4607.

Các ứng dụng

Sản xuất hóa chất

-Nó can thiệp như một chất khử clo và / hoặc dung môi trong sản xuất clo hữu cơ. Tương tự như vậy, nó can thiệp như một monomer trong việc sản xuất Nylon.

- Làm dung môi trong sản xuất xi măng cao su, xà phòng và thuốc trừ sâu.

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

- Do không có liên kết CH, cacbon tetraclorua không trải qua các phản ứng tạo gốc tự do, làm cho nó trở thành dung môi hữu ích cho các halogen hóa, bởi một nguyên tố halogen hoặc một thuốc thử halogen hóa, chẳng hạn 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 ôzôn, đó là lý do tại sao việc sử dụng chúng được khuyến nghị ngừng sử dụng, theo các khuyến nghị của Nghị định thư Montreal.

Chữa cháy

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

Khi đốt nóng cacbon tetraclorua, nó biến thành hơi nặng bao phủ các sản phẩm cháy, cô lập chúng với oxy có trong không khí và làm cho ngọn lửa tắt. Nó phù hợp để chữa cháy dầu và thiết bị.

Tuy nhiên, ở nhiệt độ lớn hơn 500 ºC, cacbon tetraclorua có thể phản ứng với nước, tạo ra phosgene, một hợp chất độc hại, vì vậy cần phải chú ý thông gió trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, nó có thể phản ứng nổ với natri kim loại, và nên tránh sử dụng nó trong các đám cháy có sự hiện diện của kim loại này.

Làm sạch

Cacbon tetraclorua từ lâu đã được sử dụng trong giặt hấp quần áo và các vật liệu gia dụng khác. Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất tẩy dầu mỡ kim loại công nghiệp, tuyệt vời để hòa tan dầu mỡ.

Phân tích hóa học

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

Quang phổ hồng ngoại và cộng hưởng từ hạt nhân

-Nó được sử dụng làm dung môi trong quang phổ hồng ngoại, vì cacbon tetraclorua không có độ hấp thụ đáng kể trong 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 vì nó không có hydro (nó là aprotic). Nhưng do tính độc hại của nó, vì khả năng hòa tan của nó thấp, cacbon tetraclorua đã được thay thế bằng dung môi khử béo.

Dung môi

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

Sử dụng khác

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

- Được các nhà sưu tập tem sử dụng, nó làm lộ các vân chìm trên tem mà không gây hư hại.

-Nó đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu và diệt nấm và hun trùng các loại ngũ cốc để loại trừ côn trùng.

-Trong quá trình cắt kim loại nó được sử dụng như một chất bôi trơn.

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

Độc tính

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

-Việc tiếp xúc với da gây kích ứng và về lâu dài có thể gây viêm da. Khi tiếp xúc với mắt sẽ gây kích ứng.

Cơ chế thải độc gan

Các cơ chế chính gây ra tổn thương gan là stress oxy hóa và thay đổi 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 của sinh vật để tạo ra một môi trường khử, trong tế bào của nó, điều khiển các quá trình oxy hóa.

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

Carbon tetrachloride được chuyển hóa sản xuất các gốc tự do: Cl ₃ C ^. (gốc triclometan) và Cl ₃ COO ^. (gốc trichloromethyl peroxide). Các gốc tự do này tạo ra quá trình oxy hóa lipoperoxy hóa, gây tổn thương cho gan và cả phổi.

Các gốc tự do cũng gây ra sự phá vỡ màng sinh chất của tế bào gan. Điều này tạo ra sự gia tăng nồng độ canxi trong tế bào và giảm cơ chế hấp thụ canxi trong tế bào.

Sự gia tăng canxi trong tế bào kích hoạt enzym phospholipase A ₂ hoạt động trên các phospholipid trong màng, làm trầm trọng thêm sự tham gia của chúng. Ngoài ra, xảy ra thâm nhiễm bạch cầu trung tính và tổn thương tế bào gan. Có sự giảm nồng độ trong tế bào của ATP và glutathione gây bất hoạt enzym và chết tế bào.

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

Tác dụng độc hại của cacbon tetraclorua được biểu hiện trên hệ thống thận với việc giảm sản xuất nước tiểu và cơ thể tích nước. Đặc biệt là ở phổi và sự gia tăng nồng độ chất thải chuyển hóa trong máu. Điều này có thể gây tử vong.

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

Ảnh hưởng của phơi nhiễm ở người

Thời gian 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 có thể gây ung thư.

Tương tác độc hại

Có mối liên quan giữa nhiều trường hợp ngộ độc carbon tetrachloride và sử dụng rượu. Uống quá nhiều rượu gây tổn thương gan, tạo ra xơ gan trong một số trường hợp.

Độc tính của cacbon tetraclorua đã được chứng minh là tăng lên với các barbiturat, vì chúng có một số tác dụng độc hại tương tự.

Ví dụ, ở cấp độ thận, barbiturat làm giảm bài tiết nước tiểu, tác dụng này của barbiturat tương tự như tác dụng độc hại của cacbon tetraclorua đối với chức năng thận.

Tương tác giữa các phân tử

CCl ₄ có thể coi là tứ diện xanh. Làm thế nào để bạn tương tác với những người khác?

Là một phân tử apolar, không có momen lưỡng cực vĩnh viễn, nó không thể tương tác thông qua 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 làm được điều đó nhờ lực lượng phân tán của London.

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

Vùng giàu electron δ- làm cho nguyên tử Cl của phân tử lân cận trở nên phân cực: Cl ^{δ- δ +} Cl. Do đó, hai nguyên tử Cl có thể được giữ lại với nhau trong một thời gian nhất định.

Nhưng vì có hàng triệu phân tử CCl ₄ nên các tương tác trở nên đủ hiệu quả để tạo thành chất lỏng ở điều kiện bình thường.

Hơn nữa, bốn Cl liên kết cộng hóa trị với mỗi C làm tăng đáng kể số lượng các tương tác này; đến nỗi nó sôi ở 76,8ºC, nhiệt độ sôi cao.

Điểm sôi của CCl ₄ không thể cao hơn vì các tứ diện tương đối nhỏ so với các hợp chất bất cực khác (như xylen, sôi ở 144ºC).

Người giới thiệu

1. Hardinger A. Steven. (2017). Bảng chú giải thuật ngữ minh họa về hóa học hữu cơ: Cacbon tetraclorua. Được phục hồi từ: chem.ucla.edu
2. Tất cả Siyavula. (sf). Lực lượng liên phân tử và liên nguyên tử. Phục hồi từ: siyavula.com
3. Carey FA (2006). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
4. Wikipedia. (2018). Cacbon tetraclorua. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Tetraclorua cacbon. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Sách Hóa chất. (2017). Cacbon tetraclorua. Phục hồi từ: Chemicalbook.com