Karbon tetraklorür

Karbon tetraklorür
IUPAC adı Tetraklorometan
Diğer adlar Benzinoform Karbon(IV) klorür Karbon klorür Freon-10 Halon-104 Metan tetraklorür Necatorina Perklorometan Tetraform Tetrasol
Tanımlayıcılar
CAS numarası	56-23-5
PubChem	5943
EC numarası	200-262-8
UN numarası	1846
KEGG	C07561
ChEBI	27385
RTECS numarası	FG4900000
SMILES	ClC(Cl)(Cl)Cl
InChI	1/CCl4/c2-1(3,4)5
ChemSpider	5730
Özellikler
Kimyasal formül	CCl4
Molekül kütlesi	153,82 g mol−1
Görünüm	renksiz sıvı
Koku	tatlı, kloroform gibi
Yoğunluk	1,5867 g cm−3 (sıvı) 1,831 g cm−3, −186 °C (katı) 1,809 g cm−3, −80 °C (katı)
Erime noktası	-22,92 °C
Kaynama noktası	76,72 °C
Çözünürlük (su içinde)	0,097 g/100 mL (0 °C) 0,081 g/100 mL (25 °C)
Çözünürlük ()	etanol, dietil eter, kloroform, benzen, nafta, CS2, formik asitte çözünür
log P	2.64
Buhar basıncı	20 °C'de 11.94 kPa
kH	2.76x10−2 atm-cu m/mol
Kırınım dizimi (nD)	1,4607
Dipol momenti	0 D
Yapı
Koordinasyon geometrisi	Dört açılı
Moleküler geometri	Dört yüzlü
Dipol momenti	0 D
Termokimya
Standart formasyon entalpisi (ΔfHo298)	-139,3 kJ/mol
Gibbs serbest enerjisi (ΔfG˚)	-686 kJ/mol
Tehlikeler
GHS piktogramları
GHS İşaret sözcüğü	Tehlike
NFPA 704	0 3 0
Parlama noktası	<982°C
Öztutuşma sıcaklığı	982°C
ABD maruz kalma limiti (PEL)	TWA 10 ppm C 25 ppm 200 ppm (Herhangi bir 4 saatte 5 dakikalık maksimum tepe)
LD50	2350 mg/kg
Belirtilmiş yerler dışında verilmiş olan veriler, Standart sıcaklık ve basınçtadır. (25 °C, 100 kPa)
Bilgi kutusu kaynakları

Karbon tetraklorür, karbon(IV) klorür ya da tetraklorometan (Türkçedeki eski adı: dört klorlu karbon), formülü CCl₄ olan bileşik. Düşük seviyelerde bile tespit edilebilen tatlı bir kokuya sahip, yanıcı olmayan, renksiz, ağır bir sıvıdır. Eskiden soğutucu gazların üretiminde, temizlik maddesi olarak ve yangın söndürücülerde yaygın olarak kullanılmıştır. 2010 yılında, ozon tabakasının delinmesinde rol oynadığı için karbon tetraklorürün üretimi birçok ülkede yasaklanmıştır. Karbon tetraklorür karaciğer için aşırı derecede zehirlidir ve kasıtlı karaciğer hasarı oluşturma amacıyla araştırmalarda kullanılmaktadır. Buharlarına uzun süreli maruz kalınması ölümle sonuçlanabilir.

Karbon tetraklorür

Tarihi ve sentezi

Karbon tetraklorür ilk olarak Michael Faraday tarafından 1820'de etilenin klorlanmasıyla sentezlediği ve "karbon perklorür" adını verdiği hekzakloroetanın termal ayrışmasıyla sentezlendi, Faraday bulduğu bu sıvıya "karbon protoklorür" ismini verdi.

Karbon tetraklorür günümüzde esas olarak metan ve klordan üretilmektedir:

Cl₂ + hν → 2 Cl·;

Cl· + CH₄ → ·CH₃ + HCl.

·CH₃ + Cl₂ → CH₃Cl + Cl·.

CH₃Cl + Cl· → ·CH₂Cl + HCl,

·CH₂Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + Cl·,

CH₂Cl₂ + Cl· → ·CHCl₂ + HCl,

·CHCl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + Cl·,

CHCl₃ + Cl· → ·CCl₃ + HCl,

·CCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + Cl·.

Üretimde çoğunlukla diklorometan ve kloroform sentezleri gibi diğer klorlama reaksiyonlarının yan ürünleri kullanılır. Daha yüksek klorokarbonlar da "klorinoliz"e tabi tutulur:

C₂Cl₆ + Cl₂ → 2 CCl₄

1950'lerden önce karbon tetraklorür, karbondisülfürün 105 ile 130 °C'de klorlanmasıyla üretildi:

CS₂ + 3Cl₂ → CCl₄ + S₂Cl₂

Karbon tetraklorür üretimi, çevresel kaygılar ve karbon tetraklorürden türetilen CFC'ler için azalmış talep nedeniyle 1980'lerden beri hızla geriledi. 1992'de ABD/Avrupa/Japonya'daki üretim 720.000 ton olarak tahmin edildi.

Özellikler

Kimyasal özellikleri

Bir karbon tetraklorür molekülünde, dört klor atomu, merkezî bir karbon atomuna tek kovalent bağlarla birleştirilmiş dört yüzlü konfigürasyonda köşeler simetrik olarak konumlandırılır. Metan ile aynı tetrahedral yapıya sahiptir. Bu simetrik geometriden dolayı, CCl₄ apolardır. Karbon atomunun yükseltgenme seviyesi +4'tür. Molekül ağırlığının %7,81'i karbon, %92,19'u klordur.

Fiziksel özellikleri

Diğer klorlu çözücülerin karakteristik kokusuna sahiptir, yani kuru temizleme dükkânlarını anımsatan tetrakloroetilen kokusuna benzer. Çözücü olarak, diğer apolar bileşikleri ve yağları çözmek için çok uygundur. Ayrıca iyotu da çözebilir.

Katı tetraklorometan, iki polimorfa sahiptir: −47.5 °C'nin (225.6 K) altındaki kristal II ve −47.5 °C'nin üstündeki kristal I.

−47.3 °C'de, C2/c uzay grubuna ve a = 20.3, b = 11.6, c = 19.9 (.10⁻¹ nm), β = 111° olan örgülü monoklinik kristal yapıya sahiptir. 1'den büyük özgül ağırlığı olan karbon tetraklorür, çevreye büyük miktarlarda dökülürse "yoğun, sulu olmayan bir faz sıvısı" olarak kabul edilir.

Kullanımı

Karbon tetraklorür, organik kimyada Appel reaksiyonunda bir klor kaynağı olarak kullanılır; karbon tetraklorür, bir alkil klorür üretmek için trifenilfosfin ve bir alkol ile tepkimeye sokulur, alkolün deprotonasyonu ile bir alkoksit ve kloroform ortaya çıkar.

Appel reaksiyonu mekanizması

Tarihî kullanımları

Karbon tetraklorür içeren leke çıkarıcı reklamı, Almanya, 1912

Montreal Protokolünden önce kloroflorokarbon (CFC) soğutucuları R-11 (trikloroflorometan) ve R-12'yi (diklorodiflorometan) üretmek için büyük miktarlarda karbon tetraklorür kullanılmıştı. Ancak, bu soğutucular ozon tabakasının delinmesinde rol oynuyordu ve bu yüzden aşamalı olarak kaldırıldılar. Bileşik, hâlen daha az zararlı olan soğutucuları üretmek için kullanılmaktadır.

Ayrıca nötrinoların bulunmasında da kullanılmıştır.

İlaç olarak

1922'den başlayarak, saf karbon tetraklorür kapsülleri Merck tarafından Necatorina (Neo-necatorina ve Necatorine) adı altında pazarlandı. Necatorina, insanlarda paraziter hastalıklara karşı ilaç olarak kullanılmıştır. Bu ilaç en yaygın olarak Latin Amerika ülkelerinde kullanılıyordu.

Anestezik

Karbon tetraklorür, 19. yüzyılın ortalarında İngiltere'de kısa bir süre için uçucu anestezik ve yoğun âdet ağrıları ve baş ağrıları için analjezik olarak kullanılmıştır. 1864'te Kloroforma daha güvenli bir alternatif olarak tanıtıldı. Karbon tetraklorür, kloroformdan daha güçlü bir anestezik etkiye sahiptir, bu nedenle daha az bir miktar gerektirir. Kokusu "kloroformdan daha hoş" olarak tanımlanmıştır.Anestezik kullanım için karbon tetraklorür, karbon disülfürün klorlanmasıyla yapıldı. Çoğu doğum yapan kadın olmak üzere en az 50 hastada kullanılmıştır. Bu tür bir kullanım deneyseldi ve karbon tetraklorürün anestezik kullanımı hiçbir zaman popülerlik kazanmadı.

Çözücü

Karbon tetraklorür, organik kimyada sık kullanılan bir çözücüydü. Ancak sağlık ve çevre üzerindeki fazlasıyla olumsuz etkileri nedeniyle kullanımı kısıtlanmıştır. Önemli bir emici bandı (>1600 cm⁻¹) olmadığından bazen kızılötesi spektroskopisi için bir çözücü olarak kullanışlıdır. Hidrojen atomu içermediğinden önceden proton NMR spektroskopisinde kullanılmıştır. Zehirli olmasının yanında çözme gücü de düşüktür. Yerini büyük ölçüde döterokloroform gibi döteryumlu çözücüler almıştır. Petrol tayininde kullanılan çözücülerin yerini ise tetrakloroetilen gibi daha güvenli diğer çözücüler almıştır. C-H bağı olmayan karbon tetraklorür, kolayca serbest radikal reaksiyonuna girmez. Elemental halojen veya N-bromosüksinimid gibi halojenleme reaktifleriyle halojenlemeler için kullanışlıdır (Bu koşullar Wohl-Ziegler Brominasyonu olarak bilinir).

Yangın söndürme

Pirinçten yapılmış, karbon tetraklorürlü Pyrene yangın söndürücü

1910 yılında Delaware'ddn Pyrene İmalat Şirketi, yangın söndürmede kullanılması için karbon tetraklorürün patentini aldı. O zamanlar, karbon tetraklorür buharlarının sadece yangının yakınındaki oksijenin yerini aldığı düşünülüyordu, ama daha sonraki araştırmalarda aslında gazın yanma işleminin kimyasal zincir reaksiyonunu engellediği anlaşıldı.

1911 yılında Pyrene, kimyasal madde kullanan küçük, taşınabilir bir söndürücünün patentini aldı. Söndürücü, ateşe doğru sıvı püskürtmek için kullanılan entegre bir el bombası benzeri bir mekanizmaya sahip pirinçten yapılmış şişeden oluşuyordu. Kap boşaltıldığında, kullanımdan sonra kolayca tekrar doldurulabiliyordu. Karbon tetraklorür, elektrik yangınları için uygundu. Bu yangın söndürücüler genellikle uçak veya motorlu taşıtlarla taşınıyordu.

20. yüzyılın ilk yarısında diğer bir yaygın yangın söndürücü, karbon tetraklorür veya tuzlu su ile doldurulmuş "yangın bombası" olarak bilinen tek kullanımlık, sızdırmaz cam bir küreydi. Yangını söndürmek için alevlerin altına atılabiliyordu. Karbon tetraklorür doldurulmuş olanlar, ayrıca lehim esaslı sınırlama ile yaylı duvara da monte edilebiliyordu. Lehim, yüksek ısı ile eritildiğinde yay ya küreyi atacak ya da brakete fırlatılarak söndürücü maddenin otomatik olarak yangına dağılmasına izin verecekti. En çok bilinen marka "Red Comet"ti. 1919'da kurulan Red Comet Manufacturing Company tarafından 1980'lerin başında kapatılana dek, Colorado'daki Denver şehrinde çeşitli yangın söndürme ekipmanları ile çeşitli şekilde üretildi.

Red Comet markalı bir "yangın bombası".

Diğer kullanımları

Karbon Tetraklorür, geçmişte soğutucu ve lav lambası sıvısı olarak kullanıldığı gibi yaygın biçimde kuru temizleme çözücüsü olarak da kullanılmaktaydı.

Karbon tetraklorür, özel olarak pul toplarken posta pullarına zarar vermeden filigranları ortaya çıkarmada kullanılıyordu. Küçük bir miktar sıvı, siyah bir cam veya obsidyen tepsi üzerinde oturan bir pulun arkasına yerleştiriliyordu. Daha sonra filigranın harfleri veya tasarımı açıkça görülebiliyordu.

Güvenlik

CCl₄'ün atmosfer konsantrasyonlarının zaman serileri (Walker et al., 2000).

Karbon tetraklorür, en çok hepatotoksin (karaciğer için zehirli) potansiyeline sahip maddelerdendir. Hepatoprotektif ajanların değerlendirilmesi için bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bileşiğe yüksek derecede maruz kalındığında (buhar olarak) merkezî sinir sistemini etkileyebilir, karaciğer ve böbreklerde dejenerasyona neden olabilir. Ayrıca uzun süreli maruz kalındığında komaya veya ölüme yol açabilir. Karbon tetraklorüre kronik olarak maruz kalma karaciğer ve böbrek hasarına, hatta kansere yol açabilir.

2008 yılında ortak temizlik ürünleri üzerine yapılan bir araştırmada, üreticilerin yüzey aktif maddeler veya sodyum hipokloritin (çamaşır suyu) ile sabunun karıştırılması sonucu "çok yüksek konsantrasyonlarda" (101 mg/m³'e kadar) karbon tetraklorüre rastlanmıştır.

Diğer birçok uçucu madde gibi karbon tetraklorür de yanlış kullanım sonucu teneffüs edilebilmektedir. Bunun olası merkezî sinir sistemi (MSS) üzerinde baskılayıcı etkileri vardır. Bu şekilde karbon tetraklorür kullanımı, ciddi sağlık riskleri sunar ve yukarıda açıklanan toksik etkilere neden olabilir.

Bileşik, ayrıca ozon tabakasına zarar vermekte ve bir sera gazı gibi davranmaktadır. CCl₄, 85 yıllık bir atmosferik ömre sahiptir. 2010 yılında, ozon tabakasına zararlı olduğu gerekçesiyle karbon tetraklorürün üretimi dünya çapında yasaklanmış olsa da, sonraki yıllarda hâlâ atmosfere Doğu Asya'dan (özellikle Çin'in doğu kesimlerindeki sanayi bölgelerinden) karbon tetraklorür salınımı olduğu ve yasak sonrası atmosferdeki CCl₄ miktarında azalma olmadığı tespit edilmiştir.

Havada yüksek sıcaklıklarda zehirli bir gaz olan fosgene dönüşebildiğinden, yangın söndürücülerde kullanıldığı dönemlerde zehirlenme vakaları olmuştur.

Dış bağlantılar

• "NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0107". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 

• "Carbon Tetrachloride (Group 2B)". International Agency for Research on Cancer (IARC) – Summaries & Evaluations. Cilt 71. 1999. s. 401. 30 Ekim 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Aralık 2016. 
• IARC Monografi: "Karbon Tetraklorür"
• Karbontetraklorürün toksikolojik profili 18 Ocak 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Karbontetraklorürün çevresel sağlık kriterleri 30 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Tehlikeli Kimyasal Veri Tabanında Karbon Tetraklorür MSDS
• Oxford Üniversitesi'nde MSDS
• ntp.niehs.nih.gov sitesinde madde profili
• ChemSub Online: Karbon tetraklorür21 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.