Tarihi ve sentezi
Karbon tetraklorür, başlangıçta 1839 yılında Fransız kimyager Henri Victor Regnault tarafından Kloroformun klorla reaksiyonuyla sentezlendi. Ama günümüzde esas olarak metandan üretilmektedir:CH4 + 4 Cl2 → CCl4 + 4 HCl
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.
Özellikleri
Karbon tetraklorür molekülünde, dört klor atomu, merkezi bir karbon atomuna tek kovalent bağlarla birleştirilmiş dört yüzlü konfigürasyonda köşeler simetrik olarak konumlandırılır. Bu simetrik geometriden dolayı, CCl4 apolardır. Metan gazı, karbon tetraklorür yapan bir halometanla aynı yapıya sahiptir. Çözücü olarak, diğer polar olmayan bileşikleri ve yağları çözmek için çok uygundur. Ayrıca iyotu da çözebilir. Diğer klorlu çözücülerin karakteristik kokusu ile buharı vererek, biraz uçucu olup, kuru temizleme dükkânlarını anımsatan tetrakloroetilen kokusuna biraz benzer.
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, ortamda yeterli miktarlarda dökülürse yoğun sulu olmayan bir faz sıvısı olarak bulunacaktır.
Kullanımı
Karbon tetraklorür, organik kimyada Appel reaskiyonunda bir klor kaynağı olarak görev yapmaktadır.
Tarihte kullanımı
Montreal Protokolünden önce kloroflorokarbon soğutucuları R-11 (trikloroflorometan) ve R-12'yi (diklorodiflorometan) üretmek için büyük miktarlarda karbon tetraklorür kullanılmıştı. Ancak, bu soğutucular ozon delinmesinde rol oynuyordu. Bu yüzden aşamalı olarak kaldırıldı. Bileşik, hâlen daha az yıkıcı olan soğutucuları üretmek için kullanılmaktadır. Ayrıca nötrinoların bulunmasında da kullanılmıştır.
Çözücü
Karbon tetraklorür, organik kimyada sık kullanılan bir çözücüydü. Ancak sağlık üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle kullanımı kısıtlanmıştır. Önemli bir emici bandı > 1600 cm−1 olmadığından bazen infrared spektroskopi için bir çözücü olarak kullanışlıdır. Hidrojen atomu içermediğinden önceden proton NMR spektroskopisinde kullanılmıştır. Zehirli olmasının yanında çözme gücü de düşüktür. Yerini büyük ölçüde döteryumlu çözücüler almıştır. Petrol tayininde kullanılan çözücülerin yerini ise tetrakloroetilen gibi diğer çözücüler almıştır. Çünkü C-H bağı olmayan karbon tetraklorür, kolayca serbest radikal reaksiyonuna girmez. Elemental halojen veya N-bromosüksinimit gibi halojenleme reaktifleriyle halojenlemeler için kullanışlıdır (Bu koşullar Wohl-Ziegler Brominasyonu olarak bilinir).
Yangın söndürme
1910 yılında Delaware'in Pyrene İmalat Şirketi, yangın söndürmede kullanılması için karbon tetraklorürün patentini aldı. Sıvı, gazlı yangın sindiriminin ilk şekli olarak yanma ısısı ve sönmüş alevlerle buharlaştırıldı. O zamanlar, gazın sadece yangının yakınındaki oksijenin yerini aldığı düşünülüyordu, ama daha sonraki araştırmalarda aslında gazın yanma işleminin kimyasal zincir reaksiyonunu engellediği anlaşıldı.
 |
| Pirinçten yapılmış, karbontetraklorür Pyrene yangın söndürücü |
1911 yılında Pyrene, kimyasal madde kullanan küçük, taşınabilir bir söndürücünün patentini aldı. Söndürücü, ateşe doğru sıvı püskürtmek için kullanılan entegre bir el bombasına sahip pirinçten yapılmış şişeden oluşuyordu. Kap boşaltıldığında, kullanımdan sonra kolayca doldurulabiliyordu. Karbon tetraklorür, elektrik yangınları için uygundu. Söndürücüler genellikle uçak veya motorlu taşıtlarla taşınıyordu.
20. yüzyılın ilk yarısında diğer bir yaygın yangın söndürücü, karbon tetraklorür veya tuzlu su ile doldurulmuş "ateş bombası" olarak bilinen tek kullanımlık, sızdırmaz cam bir küreydi. Ateşi 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 ateşe dağılmasına izin verecekti. En çok bilinen marka "Red Comet"ti. Red Comet Manufacturing Company tarafından 1919'da kurulan imalat operasyonları 1980'lerin başında kapatılana dek, Colorado'daki Denver şehrinde çeşitli yangın söndürme ekipmanları ile çeşitli şekilde üretildi.
Diğer kullanımları
Karbon tetraklorür, soğutucu ve lav lambası olarak kullanıldığı gibi yaygın biçimde kuru temizleme çözücüsü olarak da kullanılmaktaydı.
 |
| Red Comet markalı bir "ateş bombası". |
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
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) merkezi 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.Karbon tetraklorürün çevre ve insan sağlığı üzerindeki etkileri, madde değerlendirmesi bağlamında 2012 yılında Fransa'da REACH kapsamına değerlendirilmiştir.
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 depresan ve/veya merkezi sinir sistemi üzerinde çözülme gibi etkileri vardır. Bu şekilde karbon tetraklorür kullanımı, ciddi sağlık riskleri sunar ve yukarıda açıklanan toksik etkilere neden olabilir.
Bileşik, ayrıca ozon tabakasını ve sera gazını tüketmektedir. Ancak 1992 yılından beri, yukarıda açıklanan nedenlerle atmosferik konsantrasyonları düşüş göstermektedir. CCl4, 85 yıllık bir atmosferik ömre sahiptir.
Havadaki yüksek sıcaklıklarda zehirli bir gaz olan fosgeni oluşturur.
 |
| CCl4'ün atmopsfer konsantrasyonlarının zaman serileri (Walker et al., 2000). |
IUPAC adı: Tetrachloromethane
Sistematik ad: Tetraklorometan
Diğer adlar: Benziform, Benzinoform, Karbon klorür, Karbon tet, Freon-10, Refrigerant-10, Halon-104, Metan tetraklorür, Metil tetraklorür, 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:
InChI:
ChemSpider: 5730
Özellikleri
Kimyasal formül: CCl4
Molekül kütlesi: 153,82 g mol−1
Görünüm: renksiz sıvı
Koku: kloroform gibi
Yoğunluk: 1.5867 g cm−3 (sıvı) - 1.831 g cm−3 at −186 °C (katı) - 1.809 g cm−3 at −80 °C (katı)
Erime noktası: -22.92
Kaynama noktası: 76.72
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
Kristal yapı: Monoklinik
Koordinasyon geometrisi: Dört açılı
Moleküler geometri: Dört yüzlü
Dipol momenti: 0 D
Termokimya
Isı sığası (C): 132.6 J/mol K
Standart molar entropi (S
Standart formasyon entalpisi (ΔfH
Gibbs serbest enerjisi (ΔfG˚): -686 kJ/mol
 |
| Tehlikeler: NFPA 704 |
Tehlikeler
R-ibareleri: R48/23
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)