1,2-Дихлорэтан

1,2-​Дихлорэтан
Общие
Систематическое наименование	1,2-​дихлорэтан
Хим. формула	C2H4Cl2
Рац. формула	ClCH2CH2Cl
Физические свойства
Состояние	жидкость
Молярная масса	98,96 г/моль
Плотность	1,254 (при 20 °C)
Энергия ионизации	11,05 ± 0,01 эВ[1] и 11,04 эВ[2]
Термические свойства
Температура
• плавления	−35,36 °C
• кипения	83,47 °C
• вспышки	56 ± 1 ℉[1]
Пределы взрываемости	6,2 ± 0,1 об.%[1]
Энтальпия
• образования	−166,8 кДж/моль
Удельная теплота испарения	32,024 Дж/кг
Удельная теплота плавления	8,837 Дж/кг
Давление пара	64 ± 1 мм рт.ст.[1]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,87 г/100 мл
• в этаноле	растворим
• в ацетоне	растворим
• в бензоле	растворим
• в CCl4	растворим
Структура
Дипольный момент	1,80 Д
Классификация
Рег. номер CAS	107-06-2
PubChem	11
Рег. номер EINECS	203-458-1
SMILES	ClCCCl
InChI	InChI=1S/C2H4Cl2/c3-1-2-4/h1-2H2 WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N
RTECS	KI0525000
ChEBI	27789
ChemSpider	13837650
Безопасность
Токсичность	токсично
Фразы риска (R)	R10, R16, R18, R33, R36/37/38, R39/26/28, R44, R45, R46, R48/21, R51/53, R55, R56, R57, R67
Фразы безопасности (S)	S53, S45
Пиктограммы СГС
NFPA 704	3 2 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

1,2-Дихло́рэта́н (преж. хлористый этилен) — хлорорганическое вещество; бесцветная жидкость со сладковатым запахом, имеющая формулу ClCH₂−СН₂Cl[3]. Впервые синтезирован в 1795 году голландскими химиками, из-за чего получил своё название «жидкость голландских химиков»[4]. Широко применяется как полупродукт органического синтеза (наиболее часто — в производстве винилхлорида), а также в качестве растворителя. Токсичен, сильное наркотическое средство, канцероген.➤

История создания

В 1781 году голландские химики Дейманн^[нем.] и ван Троствик^[нем.] впервые в чистом виде синтезировали этилен (сырьё для получения 1,2-дихлорэтана) воздействием серной кислоты на этанол при нагревании. В 1795 году другие голландские химики Бонд^[нем.] и Ловеренбург изучили состав газа, в результате чего он был признан углеводородом. Затем эти же четверо голландских учёных впервые провели реакцию соединения этилена с хлором, продуктом которой стало маслянистое вещество, названное «маслом голландских химиков» (по современной номенклатуре — 1,2-дихлорэтан). Отсюда пошло название «маслородного газа» для этилена[5] и название «олефины» (от лат. oleum — масло) для класса непредельных углеводородов[6].

Физические свойства

1,2-Дихлорэтан представляет собой бесцветную летучую жидкость со сладковатым запахом, напоминающим хлороформ. Хорошо растворяется в спирте, эфире, нефтяных углеводородах, плохо растворим в воде. Плотность при 20 °C составляет 1,253 г/см^3. Температура кипения составляет 83,47 °C, а плавления — −35,36 °C. Легко испаряется, образует азеотропную смесь с водой (71,6 °C, 91,8 масс. % дихлорэтана)[7]. Является хорошим растворителем многих органических соединений и полимеров, при этом твердые углеводороды при температуре ниже 25 °C растворяются в дихлорэтане плохо, на этом основано его применение для депарафинизации масел[8].

Химические свойства

1,2-Дихлорэтан вступает в реакции галогенирования, например, взаимодействует с хлором в жидкой или газовой фазе в присутствии радикальных инициаторов, образуя 1,1,2-трихлорэтан[7]:

${\displaystyle {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {Cl_{2}}}\rightarrow {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CHCl_{2}}}+{\mathsf {HCl}}}$

Подвергается дегидрохлорированию под действием спиртовых или водных растворов щелочей или при нагревании выше 250 °C с образованием винилхлорида[7]:

${\displaystyle {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {NaOH}}\rightarrow {\mathsf {H_{2}C\!\!=\!\!CH\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {NaCl}}+{\mathsf {H_{2}O}}}$

Вступает в реакцию гидролиза с образованием этиленгликоля. Реакция протекает в присутствии кислот или щелочей при 140—250 °C и давлении до 4 МПа[7]:

${\displaystyle {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {2H_{2}O}}\rightarrow {\mathsf {HO\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!OH}}+{\mathsf {2HCl}}}$

При нагревании до 120 °C дихлорэтана с аммиаком в водных или спиртовых средах в присутствии солей аммония получают этилендиамин[7]:

${\displaystyle {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {4NH_{3}}}\rightarrow {\mathsf {H_{2}N\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!NH_{2}}}+{\mathsf {2NH_{4}Cl}}}$

С цианистым натрием дихлорэтан образует сукциннитрил[7]:

${\displaystyle {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {2NaCN}}\rightarrow {\mathsf {NC\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CN}}+{\mathsf {2NaCl}}}$

Вступает в реакцию алкилирования в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса, взаимодействуя с бензолом и его аналогами[7]:

${\displaystyle {\mathsf {Cl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {2C_{6}H_{6}}}\rightarrow {\mathsf {C_{6}H_{5}\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!C_{6}H_{5}}}+{\mathsf {2HCl}}}$

При нагревании с растворами полисульфидов натрия дихлорэтан образует каучукоподобное вещество тиокол[7]:

${\displaystyle {\mathsf {nCl\!\!-\!\!H_{2}C\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {Na_{2}S_{n}}}\rightarrow }$${\displaystyle {\mathsf {(\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!S(=S)\!\!-\!\!S(=S)\!\!-\!\!)_{n}}}+{\mathsf {2n~NaCl}}}$

Получение

В США, Западной Европе и Японии суммарно производится более 17,5 млн тонн в год 1,2-дихлорэтана[9].

Основным методом получения является катализируемая хлоридом железа (III) реакция присоединения хлора к этилену. Данная реакция протекает в две стадии при температуре 20—80 °С в среде дихлорэтана. На выходе получают продукт чистотой 99,86 % (масс.), селективность процесса повышают до 98,5 % и выше добавками ингибитора[10].

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}C\!\!=\!\!CH_{2}}}+{\mathsf {Cl_{2}}}\rightarrow {\mathsf {Cl\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}}$

В 1979 году был предложен другой способ проведения данной реакции, заключающийся в том, что хлорирование этилена ведут при температуре 95—130 °С под небольшим давлением в присутствии хлоридов меди и сурьмы в качестве катализаторов, применяя 1—10 % избыток этилена[10].

Другим распространённым способом получения 1,2-дихлорэтана является окислительное хлорирование этилена в присутствии катализатора на основе хлорида меди (II). Степень конверсии этилена составляет 20—40 %[10].

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}C\!\!=\!\!CH_{2}}}+{\mathsf {4HCl}}+{\mathsf {O_{2}}}\rightarrow {\mathsf {2Cl\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!Cl}}+{\mathsf {2H_{2}O}}}$

Применение

Наиболее широко 1,2-дихлорэтан применяют в качестве полупродукта для получения винилхлорида (реакция описана выше), а также этиленгликоля, тиокола и других веществ[6].

Как растворитель 1,2-дихлорэтан обладает многими преимуществами, такими как дешевизна, большая растворяющая способность, слабая относительно многих других растворителей воспламеняемость и лёгкость крупнотоннажного получения. Однако ввиду склонности к гидролизу при кипячении с водой с образованием агрессивной солянокислой среды, чаще применяют более дорогой трихлорэтилен[6]. Также хлористый этилен не растворяет нитро- и ацетилцеллюлозу (только в смеси с метанолом или этанолом). Другой причиной, ограничивающей широкое применения дихлорэтана, является его токсичность[11].➤

1,2-Дихлорэтан применяют в качестве экстрагирующего агента в производстве растительных масел, средства для химчистки и окуривания, а также одного из растворителей при получении лаков[11]. Иногда применяется в сельском хозяйстве для обеззараживания помещения или зерна от насекомых и возбудителей грибковых заболеваний[12].

Зачастую применяется как клей для склеивания изделий из оргстекла и поликарбоната и приготовления жидких клеевых составов на их основе.

Применяется для повышения активности катализатора риформинга бензинов[13].

Безопасность

1,2-Дихлорэтан — сильное наркотическое средство, канцероген[14]. Токсичен, вызывает дистрофические изменения в печени, почках и других органах, может вызвать помутнение роговицы глаз[15]. В организм может попадать при вдыхании и через кожу[16], при работе с веществом необходимо использовать фильтрующий противогаз, а также перчатки. При приёме внутрь или вдыхании паров вызывает отравление, характеризующееся слабостью, головокружением, сонливостью, головными болями, сладким вкусом во рту, тошноту, рвоту, раздражение слизистых оболочек, покраснение кожи, при сильных отравлениях возможны потеря сознания, судороги и летальный исход. Первая помощь пострадавшему — вдыхание свежего воздуха, ингаляция кислородом, искусственное дыхание[8]; подкожное введение камфоры, кофеина, кордиамина[17]. Смертельная доза для человека при приёме внутрь может составлять 10 мл[18].

Допустимая концентрация паров в воздухе рабочей зоны равна 10 мг/м^3 (среднесменная за 8 часов) и 30 мг/м^3 (максимально разовая)[19]. Порог восприятия запаха может достигать 450—750 мг/м^3[20] и 1500 мг/м^3[21]^[нет в источнике].

Максимальная из разовых массовых концентраций примеси в атмосферном воздухе — 3 мг/м^3, среднесуточная массовая концентрация примеси — 1 мг/м^3. ПДК в воде водоёмов — 2 мг/дм^3. Относится к легковоспламеняющимся жидкостям, область воспламенения паров в воздухе составляет 6,2—16 об. %[15].

Примечания

1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0271.html
2. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
3. Химическая энциклопедия, 1990, Т. 2. Дихлорэтан, с. 106.
4. Дебу, 1891.
5. Ю.С. Мусабеков. История органического синтеза в России. — М.: Изд-во АН СССР, 1958. — С. 69. — 287 с.
6. С.И. Вольфкович. Общая химическая технология. — М.: Госхимиздат, 1959. — Т. 2. — С. 406. — 846 с.
7. Л. А. Ошин. Промышленные хлорорганические продукты. — М.: Химия, 1978. — С. 100—110. — 656 с.
8. В. Л. Гурвич. Избирательные растворители в переработке нефти. — М.: Гостоптехиздат, 1953. — С. 249. — 321 с.
9. J. A. Field & R. Sierra-Alvarez. Biodegradability of chlorinated solvents and related chlorinated aliphatic compounds (англ.) // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. : journal. — 2004. — Vol. 3. — P. 185—254. — doi:10.1007/s11157-004-4733-8.
10. Ф. Ф. Муганлинский, Ю. А. Трегер, М. М. Люшин. Химия и технология галогенорганических соединений. — М.: Химия, 1991. — С. 91—95. — 272 с. — ISBN 5-7245-0540-1.
11. К. Элисс. Химия углеводородов нефти и их производных. — М.: ОНТИ: Глав. ред. хим. лит-ры, 1936—1938. — С. 511—514. — 634 с.
12. Д. Д. Зыков. Общая химическая технология органических веществ. — М.: Химия, 1966. — С. 184. — 608 с.
13. Курмангазиева Л. Т., Оразбаев Б. Б. Разработка математических моделей и оптимизация химико-технологических систем при нечеткости исходной информации  (неопр.). Дата обращения: 4 декабря 2020. Архивировано 26 сентября 2020 года.
14. Показатели на основе биомониторинга экспозиции к химическим загрязнителям  (неопр.). Дата обращения: 1 октября 2016. Архивировано 22 декабря 2018 года.
15. ГОСТ 1942-86. 1,2-Дихлорэтан технический. Технические условия  (неопр.). Дата обращения: 1 октября 2016. Архивировано 27 сентября 2016 года.
16. МКХБ Международная организация труда. МКХБ № 0250. 1,2-Дихлорэтан  (рус.). www.ilo.org/dyn/icsc/ (2018). Дата обращения: 27 декабря 2019. Архивировано 14 августа 2020 года.
17. Кропоткина М. А.; Рубцов А. Ф. Дихлорэтан // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1977. — Т. 7 : Дегидразы — Дядьковский. — С. 419—420. — 548 с. : ил.
18. Лужников Е. А., Муромов А. Л. Отравление суррогатами алкоголя (рус.) // Здоровье : журнал. — 1974. — № 12 (240). — С. 29.
19. (Роспотребнадзор). № 980. 1,2-Дихлорэтан // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой. — Москва, 2018. — С. 72. — 170 с. — (Санитарные правила). Архивировано 12 июня 2020 года.
20. Johannes May. Odor Thresholds of Solvents for Assessment of Solvent Odors in the Air [Geruchsschwellen von Lösemitteln zur Bewertung von Lösemittelgerüchen in der Luft] (нем.) // Staub, Reinhaltung der Luft. — Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1966. — September (vol. 26 (H. 9). — S. 385–389. — ISSN 0039-0771.
21. F. Nowell Jones. Olfactory Absolute Thresholds and Their Implications for the Nature of the Receptor Process (англ.) // The Journal of Psychology. — Taylor & Francis, 1955. — Vol. 40. — Iss. 2. — P. 223—227. — ISSN 0022-3980. — doi:10.1080/00223980.1955.9712980.

Литература

• Химическая энциклопедия / под ред. И. Л. Кнунянца — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 : Даф-Мед. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5
• Дебу К. Этилен хлористый // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1891. — Т. IIa. — С. 912—913.