Interested Article - Хлороформ

Хлорофо́рм (он же трихлормета́н , метилтрихлори́д , хладо́н 20 ) — органическое химическое соединение с формулой CHCl ₃ . При нормальных условиях — бесцветная летучая жидкость c эфирным запахом и сладким вкусом. Практически нерастворим в воде — образует с ней растворы с массовой долей до 0,23 %, — смешивается с большинством органических растворителей. Негорюч. Возможны отравления фосгеном при работе с хлороформом, который долго хранился на свету в тёплом месте .

История

Хлороформ был впервые получен в 1831 году независимо в качестве растворителя каучука (Samuel Guthrie), затем Либихом (Justus von Liebig) и (Eugène Soubeiran).

Формулу хлороформа установил французский химик Дюма (Dumas). Он же и придумал в 1834 г. название «хлороформ», благодаря свойству этого соединения образовывать муравьиную кислоту при гидролизе ( лат. formica переводится как «муравей»).

В клинической практике в качестве общего анестетика хлороформ первым применил Холмс Кут (Holmes Coote) в 1847 г., в широкую практику он был внедрён акушером Джеймсом Симпсоном , который использовал хлороформ для уменьшения боли при родах.

В России метод производства медицинского хлороформа предложил учёный Борис Збарский в 1916 году, когда проживал на Урале в селе Всеволодо-Вильва в Пермском крае.

Физические свойства

Показатель преломления: 1,44858 при 15 °C.
Температура кристаллизации: −63,55 °C
Температура кипения: 61,152 °C
Дипольный момент: 1,15 дебая
Диэлектрическая проницаемость: 4,806 при 20 °C
Образует азеотропную смесь с водой (т. кип. 56,2 °C, 97,4 % хлороформа).

Химические свойства

Образует азеотропную смесь с водой (т. кип. 56,2 °C, 97,4 % хлороформа).

С кислородом воздуха при ненадлежащем хранении (на свету) образует фосген :

~{\mathsf {2CHCl_{3}+O_{2}\longrightarrow \ 2COCl_{2}\uparrow +2HCl\uparrow }}

~{\mathsf {2CHCl_{3}+O_{2}\longrightarrow \ 2COCl_{2}\uparrow +2HCl\uparrow }}

Поступающий в продажу хлороформ содержит этиловый спирт (1—2 %) в качестве стабилизатора, который связывает образующийся фосген .

Получение

В промышленности хлороформ производят хлорированием метана или хлорметана . Реакционную смесь нагревают до температуры 400—500 °C. При этом происходит серия химических реакций . Подобное происходит также при освещении смеси ультрафиолетом.

~{\mathsf {CH_{4}+Cl_{2}\longrightarrow \ CH_{3}Cl+HCl}}

~{\mathsf {CH_{4}+Cl_{2}\longrightarrow \ CH_{3}Cl+HCl}}

~{\mathsf {CH_{3}Cl+Cl_{2}\longrightarrow \ CH_{2}Cl_{2}+HCl}}

~{\mathsf {CH_{3}Cl+Cl_{2}\longrightarrow \ CH_{2}Cl_{2}+HCl}}

~{\mathsf {CH_{2}Cl_{2}+Cl_{2}\longrightarrow \ CHCl_{3}+HCl}}

~{\mathsf {CH_{2}Cl_{2}+Cl_{2}\longrightarrow \ CHCl_{3}+HCl}}

~{\mathsf {CHCl_{3}+Cl_{2}\longrightarrow \ CCl_{4}+HCl}}

~{\mathsf {CHCl_{3}+Cl_{2}\longrightarrow \ CCl_{4}+HCl}}

Общая реакция:

~{\mathsf {CH_{4}+3Cl_{2}\longrightarrow \ CHCl_{3}+3HCl}}

~{\mathsf {CH_{4}+3Cl_{2}\longrightarrow \ CHCl_{3}+3HCl}}

Результатом процесса является смесь, состоящая из хлорметана, дихлорметана , хлороформа и тетрахлорметана . Разделение веществ осуществляется ректификацией .

В лаборатории хлороформ можно получить при помощи галоформной реакции или по реакции между ацетоном или этанолом и хлорной известью .

Применение

В конце XIX и начале XX вв. хлороформ использовался как анестетик при проведении хирургических операций. Впервые как средство для наркоза хлороформ был применён при хирургических операциях шотландским врачом сэром Джеймсом Янгом Симпсоном (1848 год). В России хлороформ как средство для наркоза впервые применил Н. И. Пирогов . Однако в данной роли хлороформ впоследствии был заменён более безопасными веществами.

Хлороформ используется для производства хлордифторметана — фреона (хладона-22) путём реакции обмена атомов хлора на фтор при обработке хлороформа безводным фтористым водородом в присутствии хлорида сурьмы(V) (по реакции Свартса ) :

${\mathsf {CHCl_{3}+2HF{\xrightarrow {SbCl_{5}}}CF_{2}HCl+2HCl}}$ ${\mathsf {CHCl_{3}+2HF{\xrightarrow {SbCl_{5}}}CF_{2}HCl+2HCl}}$

Хлороформ также используется в качестве растворителя в фармакологической промышленности, а также для производства красителей и пестицидов . Хлороформ, содержащий дейтерий (CDCl ₃ ) — наиболее общий растворитель, используемый в ядерном магнитном резонансе (ЯМР).

Хлороформ применяют в пробе Бейльштейна , в этой реакции наблюдается окрашивание пламени в голубовато-зелёный цвет ионами меди.

~{\mathsf {5CuO+2CHCl_{3}\longrightarrow \ 3CuCl_{2}+2CO_{2}\uparrow +H_{2}O+2Cu}}

~{\mathsf {5CuO+2CHCl_{3}\longrightarrow \ 3CuCl_{2}+2CO_{2}\uparrow +H_{2}O+2Cu}}

Обнаружение хлороформа

В пробирку вносят 1-2 мл исследуемого раствора и 1 мл 10%-го спиртового раствора гидроксида натрия. Пробирку осторожно нагревают на пламени газовой горелки в течение 3-5 мин. После охлаждения раствора его подкисляют 10%-раствором азотной кислоты до кислой реакции на лакмус и прибавляют 0,5 мл 1%-го раствора нитрата серебра. Появление белого растворимого в аммиаке осадка указывает на наличие хлороформа в исследуемом растворе. Эта реакция не специфична. Её дают и другие хлорорганические соединения (хлоральгидрат, четырёххлористый углерод, дихлорэтан и др.)

{\mathsf {CHCl_{3}+4NaOH\rightarrow 3NaCl+HCOONa+2H_{2}O}}

{\mathsf {CHCl_{3}+4NaOH\rightarrow 3NaCl+HCOONa+2H_{2}O}}

{\mathsf {NaCl+AgNO_{3}\rightarrow AgCl\downarrow +NaNO_{3}}}

{\mathsf {NaCl+AgNO_{3}\rightarrow AgCl\downarrow +NaNO_{3}}}

Очистка

Процесс очистки делится на ряд этапов. Сперва хлороформ встряхивают с концентрированной серной кислотой , промывают водой, сушат над хлоридом кальция либо сульфатом магния и перегоняют. Проверить на чистоту хлороформ можно испарением с фильтровальной бумаги: после хлороформа не должно оставаться запаха. Затхлый, резкий, раздражающий запах говорит о наличии примесей хлора, хлороводорода или фосгена.

Воздействие на организм

Вдыхание хлороформа пагубно влияет на работу центральной нервной системы . Вдыхание воздуха с содержанием хлороформа порядка 0,09 % (900 ppm) за короткое время может вызвать головокружение, усталость и головную боль. Постоянное воздействие хлороформа может вызвать заболевания печени и почек . Приблизительно 10 % населения Земли имеют аллергическую реакцию на хлороформ, приводящую к повышению температуры тела (до 40 °C). Часто вызывает рвоту (частота послеоперационной рвоты достигала 75—80 %).

Исследования на животных показали, что у беременных крыс и мышей, которые дышали воздухом с содержанием хлороформа 0,003 % (30 ppm), происходили выкидыши . Также такое наблюдалось у крыс, которым давали хлороформ перорально. Следующие поколения крыс и мышей, которые вдыхали хлороформ, имели больший процент врождённых дефектов по сравнению с неподвергавшимися воздействию.

Влияние хлороформа на размножение у людей недостаточно хорошо изучено. При длительном воздействии на дыхательные пути и слизистые оболочки человека (2—10 минут) возможен летальный исход. Предположительно мутагенен и канцерогенен . Данные свойства проявляются только при превышении концентрации хлороформа в воздухе.

При попадании в организм хлороформ довольно быстро выводится с выдыхаемым воздухом: через 15—20 мин. — 30—50 % хлороформа, в течение часа — до 90 %. Остаток хлороформа в организме в результате биотрансформации превращается в диоксид углерода и хлороводород .

~{\mathsf {2CHCl_{3}+2H_{2}O+O_{2}\longrightarrow \ 2CO_{2}\uparrow +6HCl\uparrow }}

~{\mathsf {2CHCl_{3}+2H_{2}O+O_{2}\longrightarrow \ 2CO_{2}\uparrow +6HCl\uparrow }}

Однако это не единственный процесс метаболизма хлороформа в организме. Показано, что в организме млекопитающих хлороформ метаболизируется в фосген, с участием микросомальных ферментов из группы монооксигеназ цитохрома p450, через промежуточную стадию образования трихлорметанола и трихлорметилпероксила. Показано также, что применение ингибиторов работы цитохрома р450 уменьшает токсический эффект хлороформа, йодоформа и тетрахлорида углерода (все они метаболизируются по одному пути, через схожие радикалы).

По российскому гигиеническому нормативу, среднесменная ПДК 5 мг/м ³ , максимально-разовая — 10 мг/м ³ . В то же время порог восприятия запаха хлороформа может составлять, например, 650 мг/м ³ ; и даже 1350 мг/м ³ .

Примечания

↑ (Роспотребнадзор) . № 2098. Трихлорметан (Хлороформ) // (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой . — Москва, 2018. — С. 143. — 170 с. — (Санитарные правила).
↑
Аляутдин P. Н.; Маневич A. 3. (анест.), Хесин Я. E. (гист.). Хлороформ // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия , 1986. — Т. 27 : Хлоракон — Экономика здравоохранения. — С. 16—17. — 576 с. : ил.
Chakrabartty, in Trahanovsky, Oxidation in Organic Chemistry , pp 343—370, Academic Press, New York, 1978
Промышленные фторорганические продукты: справочное издание / Б.Н. Максимов, В.Г. Барабанов, И.Л. Серушкин и др.. — 2-е, перераб. и доп.. — СПб. : «Химия», 1996. — 544 с. — ISBN 5-7245-1043-X .
В. Ф. Крамаренко. Токсикологическая химия. — К. : Выща шк., 1989. — 447 с. — 6000 экз. — ISBN 5-11-000148-0 .
Pohl L. R. et al. Phosgene: a metabolite of chloroform //Biochemical and biophysical research communications. — 1977. — Т. 79. — №. 3. — С. 684—691.
Weber L. W. D., Boll M., Stampfl A. Hepatotoxicity and mechanism of action of haloalkanes: carbon tetrachloride as a toxicological model //Critical reviews in toxicology. — 2003. — Т. 33. — №. 2. — С. 105—136.
Pieter H. Punter. (англ.) // Chemical Senses. — Oxford University Press, 1983. — July (vol. 7 (iss. 3—4). — P. 215–235. — ISSN . — doi : .
Andrew Dravnieks. (англ.) // The New York Academy of Sciences Annals of the New York Academy of Sciences. — New York: John Wiley & Sons, 1974. — September (vol. 237 (iss. 0). — P. 144—163. — ISSN . — doi : . — .

[ГН-2-2-5-3532-18-1] (Роспотребнадзор) . № 2098. Трихлорметан (Хлороформ) // (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой . — Москва, 2018. — С. 143. — 170 с. — (Санитарные правила).

[_7a880f3900b5e483-2] ↑

[БМЭ-27-3] Аляутдин P. Н.; Маневич A. 3. (анест.), Хесин Я. E. (гист.). Хлороформ // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия , 1986. — Т. 27 : Хлоракон — Экономика здравоохранения. — С. 16—17. — 576 с. : ил.

[5] Chakrabartty, in Trahanovsky, Oxidation in Organic Chemistry , pp 343—370, Academic Press, New York, 1978

[6] Промышленные фторорганические продукты: справочное издание / Б.Н. Максимов, В.Г. Барабанов, И.Л. Серушкин и др.. — 2-е, перераб. и доп.. — СПб. : «Химия», 1996. — 544 с. — ISBN 5-7245-1043-X .

[7] В. Ф. Крамаренко. Токсикологическая химия. — К. : Выща шк., 1989. — 447 с. — 6000 экз. — ISBN 5-11-000148-0 .

[8] Pohl L. R. et al. Phosgene: a metabolite of chloroform //Biochemical and biophysical research communications. — 1977. — Т. 79. — №. 3. — С. 684—691.

[9] Weber L. W. D., Boll M., Stampfl A. Hepatotoxicity and mechanism of action of haloalkanes: carbon tetrachloride as a toxicological model //Critical reviews in toxicology. — 2003. — Т. 33. — №. 2. — С. 105—136.

[Punter-1983-10] Pieter H. Punter. (англ.) // Chemical Senses. — Oxford University Press, 1983. — July (vol. 7 (iss. 3—4). — P. 215–235. — ISSN . — doi : .

[Dravnieks-1974-11] Andrew Dravnieks. (англ.) // The New York Academy of Sciences Annals of the New York Academy of Sciences. — New York: John Wiley & Sons, 1974. — September (vol. 237 (iss. 0). — P. 144—163. — ISSN . — doi : . — .