Тетрахлорэтилен

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен) — бесцветная жидкость с резким запахом, хлорорганический растворитель. Широкое применение находит в химчистке и обезжиривании металлов.

Получение

Впервые тетрахлорэтилен был получен М. Фарадеем при термическом разложении гексахлорэтанаШаблон:Sfn.

$𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{-}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\underset{}{\overset{[t]}{\to }}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

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 значениеШаблон:Sfn.

${𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\to {𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}$

${𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\to {𝖢}_{\mathrm{𝟤}}𝖧𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅$

${𝖢}_{\mathrm{𝟤}}𝖧𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\to {𝖢}_{\mathrm{𝟤}}𝖧𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}$

${𝖢}_{\mathrm{𝟤}}𝖧𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}\to {𝖢}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅$

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 реагентовШаблон:Sfn.

$𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢𝗅\mathsf{-}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤},\mathrm{𝟧}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣},\mathrm{𝟩}\mathrm{𝟧}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\to 𝖢𝖧𝖢𝗅\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥},\mathrm{𝟧}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Высокотемпературное хлорирование углеводородов C₁—C₃ или их хлорпроизводных является вторым по важности источником тетрахлорэтилена. Он не требует чистого сырья и позволяет использовать отходы производстваШаблон:Sfn.

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 ФРГШаблон:Sfn.

Физические свойства

Тетрахлорэтилен негорюч, невзрывоопасен и не самовоспламеняется. Он смешивается с большинством органических растворителей. С некоторыми растворителями тетрахлорэтилен образует азеотропные смеси.

Состав и температуры кипения азеотропных смесей тетрахлорэтиленаШаблон:Sfn

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 растворителиШаблон:Sfn.

Окисление
Окисление тетрахлорэтилена на воздухе даёт трихлорацетилхлорид и фосген, процесс протекает под действием УФ-излучения:

$\mathrm{𝟤}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣},\mathrm{𝟧}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\underset{}{\overset{[hv]}{\to }}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{-}𝖢𝖮𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

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 трихлорацетилхлоридаШаблон:Sfn.

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:

$𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\underset{}{\overset{[FeC{l}_3]}{\to }}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{-}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

По реакции тетрахлорэтилена с хлором и HF в присутствии SbF₅ синтезируют фреон-113.

$𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖥\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\underset{}{\overset{[Sb{F}_5]}{\to }}𝖢𝖢𝗅{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{-}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}𝖥\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖢𝗅$

Гидролиз
Происходит только при нагревании в кислой среде (лучше всего с серной кислотой):

$𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\underset{}{\overset{[t,H_{2}S{O}_4]}{\to }}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{-}𝖢𝖮𝖮𝖧\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅$

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.:

$𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\underset{}{\overset{[t,kat:Ni,Pd,Pt{O}_2]}{\to }}\mathrm{𝟤}𝖢\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖧𝖢𝗅$

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-113Шаблон:Sfn.

В нефтепереработке тетрахлорэтилен наряду с дихлорэтаном применяется в процессе оксихлорирования (для восстановления активности) биметаллических катализаторов на установках каталитического риформинга и низкотемпературной изомеризации.

Токсичность

Перхлорэтилен токсичен. 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.

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Cite web