Меню Главная Случайная статья Настройки Тетрахлорэтилен Материал из https://ru.wikipedia.org Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен) — бесцветная жидкость с резким запахом, хлорорганический растворитель. Широкое применение находит в химчистке и обезжиривании металлов. Содержание 1 Получение 2 Физические свойства 3 Химические свойства 4 Применение 5 Токсичность 6 Примечания 7 Литература Получение Впервые тетрахлорэтилен был получен М. Фарадеем при термическом разложении гексахлорэтана[4]. ${\displaystyle {\ce {CCl3-CCl3->[t]CCl2=CCl2 +Cl2}}}$ В промышленности тетрахлорэтилен получают несколькими способами. Первый метод, игравший важное промышленное значение в прошлом, заключается в получении тетрахлорэтилена из ацетилена через трихлорэтилен. Хлорирование трихлорэтилена в жидкой фазе при температуре 70—110 °С в присутствии FeCl3 (0,1—1% масс.) даёт пентахлорэтан, который затем подвергают жидкофазному (80—120 °С, Ca(OH)2) или каталитическому термическому крекингу (170—330 °С, активированный уголь). Общий выход достигает 90—94% по ацетилену. Однако после повышения цен на ацетилен этот метод утратил своё значение[8]. ${\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{2}+2Cl_{2}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}H_{2}Cl_{4}}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{2}Cl_{4}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}HCl_{3}+HCl}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {C_{2}HCl_{3}+Cl_{2}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}HCl_{5}}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {C_{2}HCl_{5}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}Cl_{4}+HCl}}}$ Главным методом получения тетрахлорэтилена является окислительное хлорирование этилена или 1,2-дихлорэтана. Субстрат, кислород и хлор реагируют в присутствии катализатора (хлорид калия, хлорид меди(II) на силикагеле) при 420—460 °С. В результате серии реакций происходит образование трихлорэтилена и тетрахлорэтилена. Выход по хлору составляет 90—98%. Побочным процессом является окисление этилена до оксидов углерода, который ускоряется при превышении оптимальной температуры процесса. Продукты разделяются и очищаются перегонкой. Соотношение продуктов можно регулировать соотношением реагентов[9]. ${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}{=}CH_{2}+CH_{2}Cl{-}CH_{2}Cl+2,5Cl_{2}+1,75O_{2}}}\rightarrow {\mathsf {CHCl{=}CCl_{2}+CCl_{2}{=}CCl_{2}+3,5H_{2}O}}}$ Высокотемпературное хлорирование углеводородов C1—C3 или их хлорпроизводных является вторым по важности источником тетрахлорэтилена. Он не требует чистого сырья и позволяет использовать отходы производства[10]. В 1985 году производство тетрахлорэтилена в США составило 380 тыс. тонн, в Европе — 450 тыс. тонн. Из-за оптимизации процесса химчистки и уменьшения выбросов вещества в атмосферу, а также по причине ужесточающихся экологических требований производство тетрахлорэтилена сокращалось с конца 1970-х годов. Уже в 1993 году объёмы производства в США оценивались в 123 тыс. тонн в год и 74 тыс. тонн в ФРГ[11]. Физические свойства Тетрахлорэтилен негорюч, невзрывоопасен и не самовоспламеняется[1]. Он смешивается с большинством органических растворителей. С некоторыми растворителями тетрахлорэтилен образует азеотропные смеси. Состав и температуры кипения азеотропных смесей тетрахлорэтилена[4] Второй компонент Массовая доля тетрахлорэтилена Т. кип. азеотропной смеси при 101,3 кПа, °С вода 15,9 87,1 метанол 63,5 63,8 этанол 63,0 76,8 пропанол-1 48,0 94,1 пропанол-2 70,0 81,7 бутанол-1 29,0 109,0 бутанол-2 40,0 103,1 муравьиная кислота 50,0 88,2 уксусная кислота 38,5 107,4 пропионовая кислота 8,5 119,2 изомасляная кислота 3,0 120,5 ацетамид 2,6 120,5 пиррол 19,5 113,4 1,1,2-трихлорэтан 43,0 112,0 1-хлор-2,3-эпоксипропан 51,5 110,1 этиленгликоль 6,0 119,1 Химические свойства Тетрахлорэтилен является самым устойчивым соединением из всех хлорпроизводных этана и этилена. Он устойчив к гидролизу и меньше способствует коррозии, чем другие хлорсодержащие растворители[4]. Окисление Окисление тетрахлорэтилена на воздухе даёт трихлорацетилхлорид и фосген, процесс протекает под действием УФ-излучения: ${\displaystyle {\mathsf {2CCl_{2}{=}CCl_{2}+1,5O_{2}{\xrightarrow[{}]{[hv]}}CCl_{3}{-}COCl+2COCl_{2}}}}$ Этот процесс может быть замедлен при использовании аминов и фенолов в качестве стабилизаторов (обычно применяют N-метилпиррол и N-метилморфолин). Процесс, однако, может использоваться для производства трихлорацетилхлорида[4]. Хлорирование При реакции тетрахлорэтилена с хлором в присутствии небольшого количества хлорида железа(III) FeCl3 (0,1 %) в качестве катализатора при 50-80 °С образуется гексахлорэтан[12]: ${\displaystyle {\mathsf {CCl_{2}{=}CCl_{2}+Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{[FeCl_{3}]}}CCl_{3}{-}CCl_{3}}}}$ По реакции тетрахлорэтилена с хлором и HF в присутствии SbF5 синтезируют фреон-113[1]. ${\displaystyle {\mathsf {CCl_{2}{=}CCl_{2}+3HF+Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{[SbF_{5}]}}CClF_{2}{-}CCl_{2}F+3HCl}}}$ Гидролиз Происходит только при нагревании в кислой среде (лучше всего с серной кислотой): ${\displaystyle {\mathsf {CCl_{2}{=}CCl_{2}+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{[t,H_{2}SO_{4}]}}CCl_{3}{-}COOH+HCl}}}$ при этом образуется трихлоруксусная кислота. Восстановление Тетрахлорэтилен может быть частично или полностью восстановлен в газовой фазе в присутствии таких катализаторов как: никель, палладий, платиновая чернь и др.: ${\displaystyle {\mathsf {CCl_{2}{=}CCl_{2}+2H_{2}{\xrightarrow[{}]{[t,kat:Ni,Pd,PtO_{2}]}}2C+4HCl}}}$ Применение Около 60 % всего расходуемого тетрахлорэтилена находит применение как растворитель в химчистке. Тетрахлорэтилен заменил все другие растворители в этой области, поскольку он не горюч и может быть безопасно использован без особых мер предосторожности. Из-за своей устойчивости тетрахлорэтилен содержит низкий процент стабилизаторов и по этой же причине используется наряду с трихлорэтиленом и 1,1,1-трихлорэтаном для обезжиривания металлов, особенно, алюминия. В меньших количествах тетрахлорэтилен применяется в текстильной промышленности и производстве фреона-113[13][1]. В нефтепереработке тетрахлорэтилен наряду с дихлорэтаном применяется в процессе оксихлорирования (для восстановления активности) биметаллических катализаторов на установках каталитического риформинга и низкотемпературной изомеризации[14]. Токсичность Перхлорэтилен токсичен.[15] При незначительном вдыхании паров перхлорэтилена появляется головокружение, после чего могут возникнуть признаки тошноты, склонность ко сну, падение артериального давление видимая припухлость надбровных дуг и щек, першение в горле, общая усталость, мнимое ощущение нехватки воздуха. При длительном воздействии паров перхлорэтилена возможен обморок. При попадании на кожу перхлорэтилен оставляет ожог, и возникают трещины на месте воздействия, при длительном воздействии может развиться атопический дерматит. При попадании в глаза необходимо промыть водой и обратиться в токсикологический центр. Концентрация паров перхлорэтилена так же влияет на вкусовые рецепторы. А так же, запрещено принимать пищу, держать продукты в непосредственной близости от источника, так как они могут пропитаться парами растворителя. Примечания 1 2 3 4 Химическая энциклопедия / Под ред. И. Л. Кнунянца. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 4. — С. 557. — ISBN 5-85270-039-8. Sigma-Aldrich. Tetrachloroethylene, anhydrous  (неопр.). Дата обращения: 24 апреля 2013. Архивировано 28 апреля 2013 года. 1 2 3 4 5 Ullmann, 2006, p. 75. 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics (англ.) / W. M. Haynes — 95 — Boca Raton: CRC Press, 2014. — P. 15—21. — ISBN 978-1-4822-0868-9 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0599.html David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5 Ullmann, 2006, p. 76. Ullmann, 2006, p. 74, 76. Ullmann, 2006, p. 77—78. Ullmann, 2006, p. 79—80. Ullmann, 2006, p. 79. |ISOFORM™Isomerization Grade/ Reforming Grade  (неопр.). Дата обращения: 13 апреля 2020. Архивировано 22 октября 2020 года. |Паспорт безопасности перхлорэтилена  (неопр.). Дата обращения: 21 мая 2022. Архивировано 16 ноября 2017 года. Литература U.S. Department of Health and Human Services. Toxicological profile for tetrachloroethylene  (неопр.) (1997). Дата обращения: 24 апреля 2013. Архивировано 28 апреля 2013 года.