1,1,2-Трихлорэтан

1,1,2-Трихлорэтан
Общие
Систематическое наименование	1,1,2-​Трихлорэтан
Традиционные названия	Винилтрихлорид; β-трихлорэтан, симм-трихлорэтан
Хим. формула	CH2ClCHCl2
Рац. формула	C2H3Cl3
Физические свойства
Состояние	бесцветная жидкость
Молярная масса	133,4 г/моль
Плотность	1,44 ± 0,01 г/см³
Поверхностное натяжение	0,03357 Н/м
Энергия ионизации	11 ± 1 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	-36,5 °C
• кипения	113,9 °C
• вспышки	29 °C
Пределы взрываемости	6 ± 1 об.%
Уд. теплоёмк.	1113 Дж/(кг·К)
Энтальпия
• образования	-138,49 кДж/моль
Удельная теплота испарения	304400 Дж/кг
Удельная теплота плавления	86500 Дж/кг
Давление пара	19 ± 0 мм рт.ст.
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,45%
Диэлектрическая проницаемость	7,29
Оптические свойства
Показатель преломления	1,4687
Структура
Дипольный момент	1,55 Д
Классификация
Рег. номер CAS	79-00-5
PubChem	6574
Рег. номер EINECS	201-166-9
SMILES	C(C(Cl)Cl)Cl
InChI	InChI=1S/C2H3Cl3/c3-1-2(4)5/h2H,1H2 UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N
RTECS	KJ3150000
ChEBI	36018
ChemSpider	6326
Безопасность
Предельная концентрация	45 мг/м³
ЛД50	1259 мг/кг
Токсичность	При вдыхании оказывает токсическое действие на ЦНС
Краткие характер. опасности (H)	H302+H312, H331, H351+H412
Меры предостор. (P)	P261, P273, P280, P311
Сигнальное слово	Опасно
Пиктограммы СГС
NFPA 704	0 1 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

1,1,2-Трихлорэтан (винилтрихлорид, β-трихлорэтан, симм-трихлорэтан) — хлорорганическое соединение, производное этана. Представляет собой бесцветную летучую жидкость со сладковатым запахом.

Получение

Основной лабораторный способ получения заключается в жидкофазном хлорировании винилхлорида. В колбу, снабжённую мешалкой, обратным холодильником и барботерами для подачи винилхлорида и хлора, вносят 150—200 мл 1,2-дихлорэтана и несколько грамм фенола, который используется в роли ингибитора заместительного хлорирования. В течение нескольких часов в колбу подают газообразный винилхлорид и хлор при температуре 30—40 °C. Газы, которые выходят после обратного холодильника, поглощаются водным раствором щёлочи. Через несколько часов получается реакционная масса, которая содержит примерно 60% необходимого продукта. Через неё продувают азот, после чего промывают и разгоняют на ректификационной колонне. При соблюдении данной методики выход 1,1,2-трихлорэтана составляет 75—80%. В ходе синтеза протекает следующая реакция:

${\mathsf {CH_{2}=CHCl+Cl_{2}\ {\xrightarrow {kat}}\ CH_{2}Cl-CHCl_{2}}}$

Основных промышленных метода получения имеется два:

• Жидкофазное хлорирование 1,2-дихлорэтана. На 1 тонну продукта в среднем требуется 741 кг 1,2-дихлорэтана и 532 кг хлора. Процесс включает три стадии:

1. Синтез 1,1,2-трихлорэтана по реакции. При этом хлор в реакционную смесь, также содержащую 1,2-дихлорэтан, подаётся в количестве, равном примерно 40—50% от стехиометрического, чтобы избежать образования высших хлоридов. Температура на этой стадии составляет 80—90 °C.
2. Ректификация 1,1,2-трихлорэтана-сырца.
3. Абсорбционная очистка хлороводорода.

• Жидкофазное хлорирование винилхлорида. На 1 тонну продукта в среднем требуется 532 кг хлора и 468 кг винилхлорида. Процесс также включает три стадии:

1. Собственно хлорирование винилхлорида. В данном случае хлор в реакционную смесь поступает с избытком в несколько процентов относительно стехиометрического количества. Температура на этой стадии составляет 20—30 °C.
2. Щелочная промывка 1,1,2-трихлорэтана. Используется 2—3% раствор щёлочи, который поглощает присутствующие в образовавшейся на первой стадии смеси хлор и соляную кислоту.
3. Ректификация продукта, перед которой также проводится его сушка.

Помимо этого, существует ещё несколько способов получения 1,1,2-трихлорэтана:

• Окисление 1,1-дихлорэтана пентахлоридом сурьмы при нагревании:

${\mathsf {CHCl_{2}-CH_{3}+SbCl_{5}\ {\xrightarrow {t}}\ CHCl_{2}-CH_{2}Cl+SbCl_{3}+HCl}}$

• Гидрохлорирование 1,2-дихлорэтена в присутствии катализатора, в роли которого может выступать хлорид алюминия:

${\mathsf {CHCl=CHCl+HCl\ {\xrightarrow {AlCl_{3}}}\ CHCl_{2}-CH_{2}Cl}}$

• Хлорирование этилена в присутствии инициаторов реакции замещения:

${\mathsf {CH_{2}=CH_{2}+2Cl_{2}\ {\xrightarrow {kat}}\ CHCl_{2}-CH_{2}Cl+HCl}}$

• Хлорирование ацетилена с помощью смеси хлороводорода и хлора:

Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «http://localhost:6011/wiki4.ru/v1/»:): {\displaystyle \mathsf{ C_2H_2 + HCl + Cl_2 \ \xrightarrow{kat}\ CHCl_2-CH_2Cl }}

• Реакция монохлорацетальдегида или дихлорэтанола с пентахлоридом фосфора:

${\mathsf {CH_{2}Cl-COH+PCl_{5}\ {\xrightarrow {}}\ CHCl_{2}-CH_{2}Cl+POCl_{3}}}$

${\mathsf {CHCl_{2}-CH_{2}OH+PCl_{5}\ {\xrightarrow {}}\ CHCl_{2}-CH_{2}Cl+POCl_{3}}}$

Физические свойства

1,1,2-Трихлорэтан при нормальных условиях представляет собой бесцветную (желтоватый оттенок в техническом продукте) летучую жидкость со сладковатым запахом. Не растворяется в воде (растворимость составляет 0,45% при 20 °C и 0,5% при 80 °C), хорошо растворяется в углеводородах, в любых соотношениях смешивается с этанолом и эфирами. Плотность составляет 1,44 г/см³ при 20 °C и 1,424 г/см³ при 30 °C.

Перечень физических констант:

• температура плавления: -36,5 °C;
• температура кипения: 113,9 °C;
• относительная плотность при 20 °C: 1,440;
• показатель преломления при 20 °C: 1,4714;
• критическое давление: 4,8 МПа;
• критическая температура: 339 °C;
• критическая плотность: 0,497 г/см³;
• поверхностное натяжение при 20 °C: 33,57 мН/м;
• поверхностное натяжение при 113 °C: 22,0 мН/м;
• дипольный момент: 5,17·10^-30 Кл·м;
• теплоёмкость пара при 25 °C: 0,659 кДж/(кг·К);
• теплоёмкость жидкости при 20 °C: 1,113 кДж/(кг·К);
• стандартная энтальпия образования: -138,5 кДж/моль;
• энтальпия испарения: 304,4 кДж/кг;
• теплота сгорания: 1099 кДж/моль;
• теплота плавления: при -36,6 °C: 86,5 кДж/кг;
• энтропия в стандартном состоянии: 337,1 Дж/(моль·К);
• диэлектрическая проницаемость: при 20 °C: 7,29;
• теплопроводность при 20 °C: 0,135 Вт/(м·К);
• температурный коэффициент объёмного расширения: 0,001 °C^-1.

Зависимость давления паров от температуры

Температура, °C	-24,0	-2,0	8,3	21,6	30,4	35,2	44,0	55,7	73,2	93,0	113,9
Давление паров, кПа	0,13	0,67	1,33	2,67	4,00	5,33	8,00	13,33	26,66	53,32	101,31

Азеотропные смеси 1,1,2-трихлорэтана

Второй компонент	Температура кипения, °C	Содержание 1,1,2-трихлорэтана, %
Вода	86	83,6
Метиловый спирт	64,5	3,0
Этиловый спирт	112,0	43,0
Тетрахлорэтилен	77,8	30,0

Энергии связей составляют: 390,8 кДж/моль для C—H (группа CH₂Cl), 323,4 кДж/моль для C—Cl (группа CHCl₂), 335,1 кДж/моль для C—Cl (группа CH₂Cl), 363,2 кДж/моль для C—C.

Химические свойства

• Способен дегидролхлорироваться под действием водных растворов щелочей, цианида натрия, жидкого аммиака, третичных аминов при температуре 30—150 °C с образованием винилиденхлорида, что используется для промышленного синтеза данного соединения:

${\mathsf {2CH_{2}Cl-CHCl_{2}+Ca(OH)_{2}\ {\xrightarrow {30-150^{o}C}}\ 2CH_{2}=CCl_{2}+CaCl_{2}+2H_{2}O}}$

• При определённых условиях (в паровой фазе, на катализаторе, в роли которого может выступать хлорид бария на активированном угле, и при температуре 200 °C, к примеру) дегидрохлорируется с образованием смеси винилиденхлорида и 1,2-дихлорэтилена, причём образуется как цис-изомер крайнего вещества, так и его транс-изомер. В присутствии основных катализаторов (высококипящие амины, фторид калия на пемзе) преимущественно образуется винилиденхлорид.

• В присутствии инициаторов реакций замещения (к примеру, порофора) или под действием света подвержен хлорированию с помощью молекулярного хлора. В результате реакций образуется смесь, состоящая из 1,1,2,2-тетрахлорэтана и 1,1,1,2-тетрахлорэтана.

• Способен замещать атомы хлора на атомы фтора под действием безводного фтороводорода при температуре 50—150 °C в присутствии хлорида олова(II). При этом образуется смесь хлорфторпроизводных этана. К примеру, протекает следующая реакция:

${\mathsf {CH_{2}Cl-CHCl_{2}+HF\ {\xrightarrow {50-150^{o}C}}\ CH_{2}Cl-CHClF+HCl}}$

• Гидролиз приводит к хлорацетальдегиду:

${\mathsf {CH_{2}Cl-CHCl_{2}+H_{2}O\ {\xrightarrow {t}}\ CH_{2}Cl-COH+2HCl}}$

Применение

Реакция дегидрохлорирования 1,1,2-трихлорэтана используется для синтеза винилиденхлорида. Также винилтрихлорид широко используется в качестве растворителя, найдя своё применение в лакокрасочной промышленности и промышленности пластических масс. Так, он служит растворителем для хлорированного каучука и полупродукта, являющегося сырьём для получения более глубокохлорированных веществ, в которых большинство атомов водорода заменены на атомы хлора (к примеру, гексахлорэтан или 1,1,2,2-Тетрахлорэтан).

Взрыво- и пожароопасность

1,1,2-трихлорэтан является трудногорючей жидкостью. Температура вспышки равна 29 °C, область воспламенения паров в воздухе составляет 8,7—17,4 % по объёму.

Биологическое действие

1,1,2-трихлорэтан относится к малоопасным веществам (4-й класс опасности в соответствии с ГОСТом 12.1.007-76). Обладает общетоксическим действием, является наркотиком. Способен проникать через неповреждённую кожу. Присутствие 1,1,2-трихлорэтана во вдыхаемом человеком воздухе (в высокой концентрации) способно вызывать головокружение, кашель, головную боль. При длительном и частом контакте с данным соединением наблюдаются нарушения сердечно-сосудистой системы, к примеру, аритмия. Также данное вещество в высоких дозах негативно влияет на нервную систему и печень.

Меры профилактики включают эффективную вентиляцию помещения, соблюдение личной гигиены, герметизацию оборудования и коммуникации. В качестве средства индивидуальной защиты используется фильтрующий промышленный противогаз марки А, а при высокой концентрации 1,1,2-трихлорэтана в воздухе применяется шланговый изолирующий противогаз. Защита глаз осуществляется с помощью масок, защита кожи — при помощи защитных перчаток и специальной одежды.

При интоксикации большими количествами данного вещества следует немедленно удалить пострадавшего из зоны высокой концентрации 1,1,2-трихлорэтана на свежий воздух. Промыть кожу водой с мылом, одежду, если она загрязнена, требуется снять. При попадании соединения на кожу или в глаза необходимо промыть их большим количеством воды, а также обратиться к врачу и провести госпитализацию.

Рекомендуемая ПДК в воздухе рабочей зоны производственных помещений для винилтрихлорида составляет 45 мг/м³, в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования — 0,005 мг/л. ЛД50 на крысах — 1259 мг/кг (перорально).

Транспортирование и хранение

1,1,2-трихлорэтан перевозят в стальных железнодорожных цистернах с верхним сливом либо в стальных бочках. Данные бочки транспортируют в крытых железнодорожных вагонах или автомашинах. Хранят рассматриваемое вещество в специальных ёмкостях либо бочках в неотапливаемых складских помещениях.

Литература

• Промышленные хлорорганические продукты / под ред. Л. А. Ошина. — М.: Химия, 1978. — 656 с.
• Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / под ред. А. В. Москвина. — СПб.: Профессионал, 2004. — 1142 с. — ISBN 5-98371-025-7.
• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• С.С. Наметкин. Химия нефти / А.В. Топчиев. — М.: Издательство академии наук СССР, 1955.