कार्बन टेट्राक्लोराइड (CCL4): संरचना, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

कार्बन टेट्राक्लोराइड एक रंगहीन तरल, थोड़ा मीठा गंध, आकाश और क्लोरोफॉर्म की गंध की तरह है। इसका रासायनिक सूत्र CCl _{4 है}, और यह एक सहसंयोजक और वाष्पशील यौगिक का गठन करता है, जिसकी वाष्प वायु की तुलना में अधिक घनत्व वाली होती है; यह बिजली का संवाहक नहीं है और न ही यह ज्वलनशील है।

यह वायुमंडल, नदी के पानी, समुद्र और समुद्री सतह पर तलछट में पाया जाता है। लाल शैवाल में मौजूद कार्बन टेट्राक्लोराइड को एक ही जीव द्वारा संश्लेषित माना जाता है।

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वायुमंडल में यह क्लोरीन और मीथेन की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है। मुख्य रूप से समुद्र में वायु इंटरफ़ेस के माध्यम से मुख्य रूप से उत्पादित कार्बन टेट्राक्लोराइड महासागर में प्रवेश करता है। इसका वायुमंडलीय प्रवाह => महासागरीय १.४ x १० ^१० ग्राम / वर्ष माना गया है, जो वायुमंडल में कुल कार्बन टेट्राक्लोराइड के ३०% के बराबर है।

मुख्य विशेषताएं

कार्बन टेट्राक्लोराइड का उत्पादन औद्योगिक रूप से मीथेन के थर्मल क्लोरीनीकरण द्वारा किया जाता है, जिसमें मिथेन क्लोरीन गैस के साथ 400ºC से 430ºC के बीच तापमान पर प्रतिक्रिया करता है। प्रतिक्रिया के दौरान एक कच्चा उत्पाद उत्पन्न होता है, जिसमें हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपोत्पाद होता है।

यह कार्बन डाइसल्फ़ाइड विधि द्वारा औद्योगिक रूप से भी उत्पादित किया जाता है। एक उत्प्रेरक के रूप में लोहे का उपयोग करते हुए, 90 ° C से 100 ° C के तापमान पर क्लोरीन और कार्बन डाइसल्फ़ाइड पर प्रतिक्रिया होती है। फिर कच्चे उत्पाद को अंशांकन, बेअसर और आसवन के अधीन किया जाता है।

CCl _{4 के} कई उपयोग हैं, दूसरों के बीच: वसा, तेल, वार्निश, आदि के लिए विलायक। कपड़े की सूखी सफाई; कीटनाशक, कृषि धूमन और कवकनाशी और नायलॉन निर्माण। हालांकि, इसकी बड़ी उपयोगिता के बावजूद, इसके उच्च विषाक्तता के कारण इसका उपयोग आंशिक रूप से त्याग दिया गया है।

मनुष्यों में यह त्वचा, आंखों और श्वसन पथ पर विषाक्त प्रभाव उत्पन्न करता है। लेकिन इसका सबसे ज्यादा नुकसान केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, यकृत और गुर्दे के कामकाज में होता है। कार्बन टेट्राक्लोराइड की जहरीली कार्रवाई के कारण होने वाली मौतों का प्रमुख कारण शायद किडनी की क्षति है।

संरचना

छवि में आप कार्बन टेट्राक्लोराइड की संरचना देख सकते हैं, जो टेट्राहेड्रल ज्यामिति का है। ध्यान दें कि कार्बन (काला गोला) के चारों ओर के अंतरिक्ष में सीएल परमाणु (हरे रंग के गोले) एक टिट्राहॉन को खींचते हैं।

इसी तरह, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि चूंकि टेट्राहेड्रोन के सभी कोने समान हैं, संरचना सममित है; अर्थात्, कोई फर्क नहीं पड़ता कि CCl ₄ अणु कैसे बदल जाता है, यह हमेशा एक ही रहेगा। फिर, चूंकि CCl ₄ का हरा टेट्राहेड्रोन सममित है, यह एक स्थायी द्विध्रुवीय क्षण की अनुपस्थिति में परिणाम करता है।

क्यों? चूँकि C के संबंध में C की अधिक विद्युतीयता के कारण C - Cl बॉन्ड वर्ण में ध्रुवीय होते हैं, इसलिए ये क्षण सदिश रूप से विलोपित होते हैं। इसलिए, यह एक एपोलर क्लोरीनयुक्त कार्बनिक यौगिक है।

कार्बन पूरी तरह से CCl ₄ में क्लोरीनयुक्त है, जो उच्च ऑक्सीकरण के बराबर है (कार्बन क्लोरीन के साथ अधिकतम चार बांड बना सकता है)। यह विलायक इलेक्ट्रॉनों को खोना नहीं करता है, यह एकप्रतिकारक है (इसमें हाइड्रोजेन नहीं है), और क्लोरीन के परिवहन और भंडारण के छोटे साधनों का प्रतिनिधित्व करता है।

भौतिक और रासायनिक गुण

सूत्र

CCl ₄

आणविक वजन

153.81 ग्राम / मोल।

भौतिक उपस्थिति

यह एक रंगहीन तरल है। यह मोनोक्लिनिक क्रिस्टल के रूप में क्रिस्टलीकृत होता है।

गंध

इसमें अन्य क्लोरीनयुक्त सॉल्वैंट्स में मौजूद गंध होती है। टेट्राक्लोरोथीलीन और क्लोरोफॉर्म की गंध के समान गंध सुगंधित और कुछ मीठा है।

क्वथनांक

170.1 ° F (76.8 ° C) 760 mmHg पर।

गलनांक

-9 ° F (-23 ° C)।

जल में घुलनशीलता

यह पानी में खराब घुलनशील है: 1.16 mg / mL 25 0.8C और 0.8 mg / mL 20 ubleC पर। क्यों? क्योंकि पानी, एक अत्यधिक ध्रुवीय अणु, कार्बन टेट्राक्लोराइड के लिए "महसूस" नहीं करता है, जो कि नॉनपोलर है।

कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता

इसकी आणविक संरचना की समरूपता के कारण, कार्बन टेट्राक्लोराइड एक नॉनपोलर यौगिक है। इसलिए, यह शराब, बेंजीन, क्लोरोफॉर्म, ईथर, कार्बन डाइसल्फ़ाइड, पेट्रोलियम ईथर, और नेफ्था के साथ गलत है। इसी तरह, यह इथेनॉल और एसीटोन में घुलनशील है।

घनत्व

तरल अवस्था में: 1.5 state g / ml 68 stateF पर और 1.594 g / ml 20.C पर।

ठोस अवस्था में: 1.831 g / ml पर -186 ° C और 1.809 g / ml पर -80 ° C।

स्थिरता

आम तौर पर जड़ता।

संक्षारक कार्रवाई

प्लास्टिक, घिसने वाले और कोटिंग्स के कुछ रूपों को संलग्न करता है।

प्रज्वलन बिंदु

इसे कम ज्वलनशील माना जाता है, इग्निशन पॉइंट को 982 asC से कम चिह्नित किया जा रहा है।

ऑटो इग्निशन

982 ° C (1800 ° F; 1255 K)।

वाष्प - घनत्व

हवा के संबंध में 5.32, 1 के बराबर संदर्भ मूल्य के रूप में लिया जाता है।

वाष्प दबाव

68 ° F पर 91 mmHg; 113 mmHg 77ºF पर और 115 mmHg 25.C पर।

सड़न

आग की उपस्थिति में, यह क्लोराइड और फॉसजीन बनाता है, एक अत्यधिक जहरीला यौगिक है। इसके अलावा, एक ही स्थिति में यह हाइड्रोजन क्लोराइड और कार्बन मोनोऑक्साइड में विघटित हो जाता है। उच्च तापमान पर पानी की उपस्थिति में, यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उत्पादन कर सकता है।

श्यानता

2.03 x 10 ^-3 पा s

सुगंधित चौखट

21.4 पीपीएम।

अपवर्तक सूचकांक (

1.4607।

अनुप्रयोग

रासायनिक विनिर्माण

-यह कार्बनिक क्लोरीन के निर्माण में क्लोरीजिंग एजेंट और / या विलायक के रूप में हस्तक्षेप करता है। इसी तरह, यह नायलॉन के निर्माण में एक मोनोमर के रूप में हस्तक्षेप करता है।

रबड़ सीमेंट, साबुन और कीटनाशक के निर्माण में विलायक के रूप में।

-इसका उपयोग प्रोपेलेंट क्लोरोफ्लोरोकार्बन के निर्माण में किया जाता है।

- चूंकि इसमें सीएच बॉन्ड नहीं है, इसलिए कार्बन टेट्राक्लोराइड फ्री रेडिकल प्रतिक्रियाओं से नहीं गुजरता है, जिससे यह हैलोजन के लिए एक उपयोगी विलायक बन जाता है, या तो एक मौलिक हैलोजन या एक हैलोजन अभिकर्मक द्वारा, जैसे कि एन-ब्रोमोसुकिनमाइड।

सर्द विनिर्माण

इसका उपयोग क्लोरोफ्लोरोकार्बन, सर्द आर -11 और ट्राइक्लोरोफ्लोरोमेथेन, सर्द आर -12 के उत्पादन में किया गया था। ये रेफ्रिजरेंट ओजोन परत को नष्ट करते हैं, यही वजह है कि मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल की सिफारिशों के अनुसार, उनके उपयोग को रोकने की सिफारिश की गई थी।

आग दमन

20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, कार्बन टेट्राक्लोराइड का इस्तेमाल आग बुझाने के यंत्र के रूप में किया जाने लगा, जो यौगिक के गुणों के एक समूह पर आधारित है: यह अस्थिर है; इसकी वाष्प हवा से भारी होती है; यह एक विद्युत चालक नहीं है और बहुत ज्वलनशील नहीं है।

जब कार्बन टेट्राक्लोराइड को गर्म किया जाता है तो यह एक भारी वाष्प में बदल जाता है जो दहन उत्पादों को कवर करता है, उन्हें हवा में मौजूद ऑक्सीजन से अलग करता है और जिससे आग बाहर निकल जाती है। यह तेल और उपकरण की आग से लड़ने के लिए उपयुक्त है।

हालांकि, 500,C से अधिक तापमान पर, कार्बन टेट्राक्लोराइड पानी के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जिससे फॉसजीन, एक विषाक्त यौगिक होता है, इसलिए उपयोग के दौरान वेंटिलेशन पर ध्यान देना चाहिए। इसके अलावा, यह धातु सोडियम के साथ विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया कर सकता है, और इस धातु की उपस्थिति के साथ आग में इसके उपयोग से बचा जाना चाहिए।

सफाई

कार्बन टेट्राक्लोराइड लंबे समय से कपड़े और अन्य घरेलू सामग्री की सूखी सफाई में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, यह एक औद्योगिक धातु degreaser के रूप में प्रयोग किया जाता है, तेल और तेल को भंग करने के लिए उत्कृष्ट है।

रासायनिक विश्लेषण

इसका उपयोग बोरान, ब्रोमाइड, क्लोराइड, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, वैनेडियम, फास्फोरस और चांदी का पता लगाने के लिए किया जाता है।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी और परमाणु चुंबकीय अनुनाद

-यह अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी में विलायक के रूप में उपयोग किया जाता है, क्योंकि कार्बन टेट्राक्लोराइड बैंड> 1600 सेमी ^-1 में महत्वपूर्ण अवशोषण नहीं करता है ।

-यह परमाणु चुंबकीय अनुनाद में एक विलायक के रूप में इस्तेमाल किया गया था, क्योंकि यह तकनीक में हस्तक्षेप नहीं करता था क्योंकि इसमें हाइड्रोजन नहीं था (यह अनुत्पादक है)। लेकिन इसकी विषाक्तता के कारण, क्योंकि इसकी विघटित शक्ति कम है, कार्बन टेट्राक्लोराइड को विलेयित सॉल्वैंट्स द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

विलायक

गैर-ध्रुवीय यौगिक होने की विशेषता कार्बन टेट्राक्लोराइड को तेल, वसा, लाख, वार्निश, रबर वैक्स और रेजिन के लिए एक विघटित एजेंट के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। यह आयोडीन को भी भंग कर सकता है।

अन्य उपयोग

-यह लावा लैंप में एक महत्वपूर्ण घटक है, क्योंकि इसकी घनत्व के कारण, कार्बन टेट्राक्लोराइड मोम में वजन जोड़ता है।

स्टैम्प कलेक्टरों द्वारा उपयोग किए जाने पर, यह नुकसान पहुंचाए बिना टिकटों पर वॉटरमार्क का खुलासा करता है।

-इसका उपयोग कीटनाशक और फफूंदनाशक एजेंट के रूप में और कीड़ों को खत्म करने के लिए अनाज की धूमन में किया जाता है।

-धातु काटने की प्रक्रिया में इसका उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है।

-इसका उपयोग पशु चिकित्सा में फासिकोलासिस के उपचार में एक कृमिनाशक के रूप में किया गया है, जो भेड़ में फासिकोला हेपेटिका के कारण होता है।

विषाक्तता

-कार्बन टेट्राक्लोराइड को श्वसन, पाचन, और नेत्र मार्गों और त्वचा के माध्यम से अवशोषित किया जा सकता है। अंतर्ग्रहण और साँस लेना बहुत खतरनाक है क्योंकि वे मस्तिष्क, यकृत और गुर्दे को गंभीर दीर्घकालिक नुकसान पहुंचा सकते हैं।

-त्वचा के संपर्क में जलन होती है और लंबे समय में यह त्वचाशोथ का कारण बन सकती है। जबकि आंखों के संपर्क में आने से जलन होती है।

हेपेटोटॉक्सिक तंत्र

यकृत क्षति का उत्पादन करने वाले मुख्य तंत्र कैल्शियम होमोस्टेसिस के ऑक्सीडेटिव तनाव और परिवर्तन हैं।

ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन और जीवों की कम करने की क्षमता के बीच असंतुलन है, जो इसकी कोशिकाओं के भीतर, जो ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है।

सामान्य रेडॉक्स राज्य में असंतुलन पेरोक्साइड और मुक्त कणों के उत्पादन के कारण विषाक्त प्रभाव पैदा कर सकता है जो कोशिकाओं के सभी घटकों को नुकसान पहुंचाते हैं।

कार्बन टेट्राक्लोराइड मुक्त कणों का उत्पादन चयापचय होता है: सीएल ₃ सी ^। (ट्राइक्लोरोमेथाइल रेडिकल) और सीएल ₃ सीओओ ^। (ट्राइक्लोरोमेथाइल पेरोक्साइड कट्टरपंथी)। ये फ्री रेडिकल्स लिपोपरोक्सीडेशन पैदा करते हैं, जो लिवर को नुकसान पहुंचाते हैं और फेफड़ों को भी।

मुक्त कण भी यकृत कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली के टूटने का कारण बनते हैं। यह कैल्शियम की साइटोसोलिक एकाग्रता में वृद्धि और कैल्शियम अनुक्रम के इंट्रासेल्युलर तंत्र में कमी का उत्पादन करता है।

कैल्शियम में इंट्रासेल्युलर वृद्धि फॉस्फोलिपेज़ ए ₂ एंजाइम को सक्रिय करता है जो झिल्ली में फॉस्फोलिपिड्स पर कार्य करता है, उनकी भागीदारी को बढ़ाता है । इसके अलावा, न्युट्रोफिल घुसपैठ और हेपैटोसेलुलर चोट होती है। एटीपी और ग्लूटाथियोन की सेलुलर एकाग्रता में कमी है जो एंजाइम निष्क्रियता और कोशिका मृत्यु का कारण बनती है।

वृक्कीय प्रणाली और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र पर विषाक्त प्रभाव

मूत्र के उत्पादन में कमी और पानी के शरीर में संचय के साथ गुर्दे की प्रणाली में कार्बन टेट्राक्लोराइड के विषाक्त प्रभाव प्रकट होते हैं। विशेष रूप से फेफड़ों में और रक्त में चयापचय अपशिष्ट की एकाग्रता में वृद्धि। इससे मौत हो सकती है।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के स्तर पर, तंत्रिका आवेगों के अक्षीय प्रवाहकत्त्व की भागीदारी होती है।

मनुष्यों में जोखिम का प्रभाव

कुछ समय

आंखों की जलन; जिगर, गुर्दे और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र पर प्रभाव, जिससे चेतना का नुकसान हो सकता है।

लंबी अवधि

जिल्द की सूजन और संभावित कैंसरकारी कार्रवाई।

विषाक्त बातचीत

कार्बन टेट्राक्लोराइड विषाक्तता और शराब के उपयोग के कई मामलों के बीच एक संबंध है। अधिक शराब के सेवन से लीवर खराब हो जाता है, कुछ मामलों में लिवर सिरोसिस का निर्माण होता है।

कार्बन टेट्राक्लोराइड की विषाक्तता को बार्बिटुरेट्स के साथ बढ़ाया जाना दिखाया गया है, क्योंकि उनके कुछ समान विषाक्त प्रभाव हैं।

उदाहरण के लिए, गुर्दे के स्तर पर, बार्बिटुरेट्स मूत्र के उत्सर्जन में कमी करते हैं, बार्बिटुरेट्स की यह क्रिया गुर्दे के कार्य पर कार्बन टेट्राक्लोराइड के विषाक्त प्रभाव के समान होती है।

इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन

CCl ₄ को हरे रंग का टेट्राहेड्रॉन माना जा सकता है। आप दूसरों के साथ कैसे बातचीत करते हैं?

एक एपोलर अणु होने के नाते, स्थायी द्विध्रुवीय क्षण के बिना, यह द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बलों के माध्यम से बातचीत नहीं कर सकता है। तरल में अपने अणुओं को एक साथ रखने के लिए, क्लोरीन परमाणु (टेट्राहेड्रा के कोने) को एक-दूसरे के साथ किसी तरह बातचीत करनी चाहिए; और वे इसे लंदन के फैलाव बलों के लिए धन्यवाद देते हैं।

Cl परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन बादल चलते हैं, और संक्षिप्त क्षणों के लिए, इलेक्ट्रॉनों के अमीर और गरीब क्षेत्रों को उत्पन्न करते हैं; यही है, वे तात्कालिक डिपोल उत्पन्न करते हैं।

Of- इलेक्ट्रॉन-समृद्ध क्षेत्र एक पड़ोसी अणु के Cl परमाणु का ध्रुवीकरण करने का कारण बनता है: Cl ^{δ-, +} Cl। इस प्रकार, दो Cl परमाणुओं को सीमित समय के लिए एक साथ रखा जा सकता है।

लेकिन चूंकि लाखों CCl ₄ अणु होते हैं, इसलिए बातचीत सामान्य परिस्थितियों में एक तरल बनाने के लिए पर्याप्त प्रभावी हो जाती है।

इसके अलावा, चार सी सहसंयोजक प्रत्येक सी से जुड़े काफी इन मुलाकातों की संख्या में वृद्धि करता है; इतना है कि यह 76.8ºC पर उबलता है, एक उच्च क्वथनांक है।

CCl ₄ का क्वथनांक अधिक नहीं हो सकता क्योंकि tetrahedra अन्य नॉनपोलर यौगिकों (जैसे xylene, जो 144ºC पर उबलता है) की तुलना में अपेक्षाकृत छोटा होता है।

संदर्भ

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