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四氯化碳

四氯化碳（化學式：CCl4），也稱四氯甲烷或氯烷，常態下為無色液體。過去常用作滅火器中的滅火有機物質，也曾經是常用的冷卻劑。

四氯化碳
IUPAC名
Tetrachloromethane
四氯甲烷
別名 氯烷、海龍104
識別
CAS號 56-23-5  checkY
PubChem 5943
ChemSpider 5730
SMILES
 
  • C(Cl)(Cl)(Cl)Cl
InChI
 
  • 1/CCl4/c2-1(3,4)5
InChIKey VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYAV
UN編號 1846
EINECS 200-262-8
ChEBI 27385
RTECS FG4900000
KEGG C07561
性質
化學式 CCl4
摩爾質量 153.82 g·mol⁻¹
外觀 無色液體
密度 1.5842 g/cm3 (液)

1.831 g.cm-3, -186 °C (固)
1.809 g.cm-3, -80 °C (固)

熔點 -22.92 °C (250 K)
沸點 76.72 °C (350 K)
溶解性（水） 0.8 g/L, 25 °C
log P 2.64
蒸氣壓 11.94 kPa, 20 °C
kH 365 kJ.mol-1 (24.8°C)
結構
晶體結構 單斜
分子構型 正四面體
危險性
歐盟危險性符號
有毒有毒 T
危害環境危害環境N
警示術語 R：R23/24/25-R40-R48/23-R59-R52/53
安全術語 S：S1/2-S23-S36/37-S45-S59-S61
NFPA 704
0
3
0
 
閃點 不可燃
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

可與醇、醚、石油醚、石腦油、冰醋酸、二硫化碳、氯代烴混溶。在氯代甲烷中，毒性最強。

製取

甲烷和氯氣在光照的條件下會發生取代反應，其最終產物就是四氯化碳。反應方程式如下：

 

性質

四氯化碳是一種無色透明的揮發性液體，具有特殊的芳香氣味，味甜。與乙醇、乙醚、氯仿、苯、二硫化碳、石油醚和多數揮發油等混溶。

在四氯化碳分子中，4個氯原子是由共價鍵以正四面體的結構分佈碳原子的四周。因為其結構對稱，所以四氯化碳呈非極性，化學反應性呈惰性。甲烷也具有相同的結構，使四氯化碳成為鹵代甲烷。作為一種有機溶劑，它非常容易溶解其它非極性化合物，例如脂肪和油。它也能溶解碘。它在常溫下穩定，但是在高溫下會水解並放出光氣（COCl2）：

CCl4+H2O→COCl2+2HCl

在五氯化銻催化劑存在下，四氯化碳會與氟化氫反應，可以生成氟氯甲烷，如一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷，即氟利昂製冷劑。

CCl4+HF→CCl3F+HCl
CCl4+2HF→CCl2F2+2HCl

在高溫下（> 200°C）與硫反應生成二硫化碳。

CCl4+6S→CS2+2S2Cl2

在無水氯化鋁催化作用下，四氯化碳與苯反應，生成三苯基氯甲烷。

在鐵或鐵鹽的催化作用下，加熱至330℃能促使四氯化碳氧化分解，生成光氣。

2CCl4+O2→2COCl2+2Cl2

在加熱條件下，四氯化碳能與鹵鹽反應，生成其他四鹵化物，如四氯化碳與氟化銀、溴化鋁或碘化鋁反應，分別生成四氟化碳、四溴化碳或四碘化碳：

4AgF+CCl4→CF4+4AgCl
4AlBr3+3CCl4→3CBr4+4AlCl3
4AlI3+3CCl4→3CI4+4AlCl3

在微量氯化氫存在的條件下，四氯化碳與高氯酸銀作用，產生具有爆炸性的化合物三氯高氯酸甲烷（Cl3CClO4）。

CCl4+AgClO4→Cl3CClO4+AgCl[1]

固態四氯化碳有2種晶體：其中一種是在低於-47.5℃（225.6 K）時所形成的晶體II（crystalline II），另一種是在高於-47.5℃時所形成的晶體I（crystalline II）[2]。

在-47.3℃下它具有單斜晶系結構，空間群為C2 / c，晶格常數a=20.3，B =11.6，C =19.9（.10-1nm），β=111°。其密度比水大，是一種緻密的非水相液體[3]

歷史

四氯化碳最初是由法國化學家亨利·維克托·勒尼奧在1839年用氯仿與氯反應合成[4]，但現在它主要由甲烷產生：

CH4+4Cl2→CCl4+4HCl

經常使用其他氯反應的副產物作為原料，例如利用二氯甲烷和氯仿：

C2Cl6+Cl2→2CCl4

在此之前，20世紀50年代，四氯化碳是在105至130℃的溫度下由氯化二硫化碳製得的：[5]

CS2+3Cl2→CCl4+ S2Cl2

由於環境問題以及使用四氯化碳作為原料的氟氯化碳（CFCl）的需求下降，使得四氯化碳的產量自1980年代以來急劇下降。 截止1992年，在美國歐洲日本的產量大約為72萬噸。[5]

用途

  • 主要用作生產氟利昂F11和F12的原料，用作滅火劑、有機物氯化劑、香料浸出劑、乾洗去污劑、穀物熏蒸劑等。
  • 可用作藥物的萃取劑、織物的乾洗劑。
  • 也可用來合成氟里昂、尼龍7、尼龍9的單體
  • 可制三氯甲烷和藥物；金屬切削中用作潤滑劑。
  • 分析中用作脂肪、樹脂、樹膠等不燃性溶劑。提取帶色的各種金屬和某些絡合物的二苯硫代偶氮肼羰化合物。
  • 檢定硼、溴、鈣、銅、碘和鎳。測定硼、溴、氯、鉬、磷、銀、鎢和釩。香花和種子的油質浸出劑。有機微量分析測定氯的標準。電子工業清洗劑。

替代品

由於四氯化碳是一種可致癌的有機化學物，而且會破壞臭氧層，現今用於清潔的四氯化碳大多數都已被三氯乙烯所取代。

分佈

四氯化碳廣泛存在於大氣。河水、海水、海藻和海洋表層沉積物中，在海水中的濃度一般為ppb級。紅藻中的四氯化碳估計為生物自身所合成。南北兩半球大氣中四氯化碳的含量很接近，而且比按生產量估算出的進入環境的數量為高，這與大氣中氯與甲烷的作用有關。工業生產的四氯化碳主要通過海-空界面進入海洋，估計大氣→海洋通量為1.4×1010克/年，相當於大氣中四氯化碳總量的30%。四氯化碳可作為水團混合過程的示蹤物。[1]

危害性

毒性分級 中毒
急性毒性 口服-大鼠 LD50: 2350 mg/kg;口服-小鼠 LD50:8263 mg/kg
刺激數據 皮膚-兔子 500 mg/24h 輕度;眼睛-兔子500 mg/24h 輕度
允許接觸限 中國25mg/m3;美國0.005mg/L[6]

應急處理方法

迅速撤離泄漏污染區人員至安全區，並進行隔離，嚴格限制出入。
⑴四氯化碳為無色液體，發生於地面上的污染事故緊急處理方法同三氯甲烷：
①迅速用土、沙子或其它可以取到的材料築成壩以阻止液體的流動，特別要防止其流入附近的水體中，用土壤將其覆蓋並將其吸收。也可以在其流動的下方向挖一坑，將其收集在坑內以防四處擴散，然後將液體收集到合適的容器中。
②在處理過程中不要用鐵器(如鐵勺、鐵容器、鐵鏟等)，應改用其它工具，因為鐵有助於四氯甲烷分解生成毒性更大的光氣。有條件的話，操作人員在處理過程中應戴上防毒面具，或其它防護設備。
③將受污染的土壤清除剝離後集中進行處理，有以下幾種方法可視情況選用：
a.加熱土壤並加水(H₂O)，使四氯甲烷(CCl₄)生成甲酸(HCOOH)、一氧化碳(CO)和鹽酸(HCl)；
b.將濃鹼液加入到土壤中使其與四氯甲烷(CCl₄)反應生成一氧化碳(CO)；
c.將稀釋的氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)加入土壤中，使其與四氯甲烷(CCl₄)反應生成甲酸鈉或甲酸鉀；
以上操作應避免在光照條件下進行。
d.對土壤進行焚燒處理，要保證完全燃燒，以防止光氣產生。
⑵由於四氯化碳在環境中很穩定，故三氯甲烷的一些處置技術均不適用於它，只可利用其易揮發的特點進行自然或人工強制性揮發至大氣中。當有大量氣態四氯化碳揮發彌散時，應疏散污染源下風向的人群，以防中毒。
⑶水體中受到污染時的處理處置技術同三氯甲烷：當四氯甲烷液體進入水體後，應設法阻斷受污染水域與其它水域的通道，其方法為築壩使其停止流動；開溝使其流向另一水體(如排污渠)等等。由於四氯甲烷屬揮發性鹵代烴類，對受其污染的水體最為簡便易行處理方法是使用曝氣(包括深進曝氣)法，使其迅速從水體中逸散到大氣中。另外，處理土壤的幾種方法也可酌情使用。

廢棄物處置方法：用焚燒法。廢料同其它燃料混合後焚燒，燃燒要充分，防止生成光氣。焚燒爐排氣中的鹵化氫通過酸洗滌器除去。此外，還應考慮用蒸餾法提純並回收四氯化碳。[1]

中毒臨床表現

人體對四氯化碳毒性易感性差別很大。吸入高濃度的四氯化碳蒸氣後，可迅速出現昏迷、抽搐等急性中毒症狀，並可引發肺水腫、呼吸麻痹。稍高濃度吸入，有精神抑制、神志模糊、噁心、嘔吐、腹痛、腹瀉。中毒第2至4天呈現肝、腎損害徵象。嚴重時出現腹水、急性肝壞死和腎功能衰竭。少數可有心肌損害、心房顫動、心室早搏。經口服中毒，肝臟症狀明顯。慢性中毒表現為神經衰弱症候群及胃腸功能紊亂，少數可有肝腫大及肝功異常，腎功能損害罕見，視神經炎及周圍神經炎也為數很少。[1]

治療

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主要對神經系統及肝腎損害對症處理。口服中毒洗胃時，可先用液體石蠟或植物油溶解毒物，並嚴防吸入呼吸道。忌用腎上腺素及含乙醇的藥物，以防誘發室性顫動和病症加重。尤其要注意防治肝、腎功能衰竭。出現腎功能衰竭時，可作血液透析或腹膜透析治療。[1]

檢查項目
  1. 肝功能檢查 ：血清ALT、AST活性升高明顯，可作為四氯化碳中毒急性期肝功能損害的主要診斷指標。血清肝膽酸、血清前白蛋白等測定亦為敏感指標。嚴重受損時，血清膽紅素、凝血酶原時間明顯升高，而血清白蛋白明顯降低。
  2. 尿常規及腎功能檢查 ：尿液成分的改變可能是腎功能損害的早期證據。血尿素氮、肌酐增高、內生肌酐清除率降低是測定腎小球濾過率(GFR)常用而敏感的方法。GFR下降超過50%者可考慮急性腎功能衰竭的診斷。
  3. 血及呼出氣中四氯化碳濃度測定，可作為診斷參考。[1]

參見

外部連結

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 CCl4的性质. [unknow]. （原始內容存檔於2014-12-17）. 
  2. ^ Carbon tetrachloride Carbon tetrachloride 請檢查|url=值 (幫助). [unknow]. （原始內容存檔於2017-06-30）. 
  3. ^ F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar. Chemicke tabulky anorganickych sloucenin (Chemical tables of inorganic compounds). SNTL, 1986.
  4. ^ V. Regnault (1839) "Sur les chlorures de carbone CCl et CCl2 " (On the chlorides of carbon CCl and CCl2 ), Annales de Chimie et de Physique, vol. 70, pages 104-107. Reprinted in German as: V. Regnault (1839). "Ueber die Chlorverbindungen des Kohlenstoffs, C2Cl2 und CCl2 (On the chlorine compounds of carbon, C2Cl2 und CCl2)". Annalen der Pharmacie 30 (3): 350–352. doi:10.1002/jlac.18390300310.
  5. ^ 5.0 5.1 Manfred Rossberg, Wilhelm Lendle, Gerhard Pfleiderer, Adolf Tögel, Eberhard-Ludwig Dreher, Ernst Langer, Heinz Jaerts, Peter Kleinschmidt, Heinz Strack, Richard Cook, Uwe Beck, Karl-August Lipper, Theodore R. Torkelson, Eckhard Löser, Klaus K. Beutel, 「Chlorinated Hydrocarbons」 in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006 Wiley-VCH, Weinheim.doi:10.1002/14356007.a06_233.pub2
  6. ^ 周公度. 《化学辞典》. 北京: 化學工業出版社. 2004. ISBN 7-5025-4409-7. 
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