Τετραχλωράνθρακας

Ο τετραχλωράνθρακας, γνωστός και με αρκετές άλλες ονομασίες, από τις οποίες η ονομασία τετραχλωρομεθάνιο είναι η προτιμώμενη από την IUPAC και η Halon-104 αφορά τη χρήση του ως πυροσβεστικού μέσου, είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό χημικό τύπο CCl4. Είναι άχρωμο υγρό με «γλυκιά» οσμή, που μπορεί να γίνει αντιληπτή σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις μορίων του στον αέρα. Οι χρήσεις του ως υγρού πυροσβεστήρων, ως πρόδρομου ψυκτικών υγρών και ως καθαριστικού στα στεγνοκαθαριστήρια ήταν παλαιότερα πολύ διαδεδομένες, αλλά έχουν σχεδόν εκλείψει πλέον εξαιτίας των βλαβερών συνεπειών του στην υγεία και το περιβάλλον: Η έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις του μπορεί να επηρεάσει το κεντρικό νευρικό σύστημα και να βλάψει το ήπαρ και τους νεφρούς. Η παρατεταμένη έκθεση στον τετραχλωράνθρακα μπορεί να επιφέρει τον θάνατο. Ωστόσο χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα ως διαλύτης και ως πηγή χλωρίου στην αντίδραση Appel σε χημικά εργαστήρια, ενώ έχει χρησιμεύσει (εμπλουτισμένος στη συνθεσή του με το ισότοπο χλώριο-37) στην έρευνα της φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων για την ανίχνευση νετρίνων.

Ιδιότητες
Στο μόριο του τετραχλωράνθρακα, 4 άτομα χλωρίου είναι συμμετρικώς τοποθετημένα ως κορυφές ενός τετραέδρου, ενωμένα με ένα άτομο άνθρακα στο κέντρο του με μονούς ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς. Εξαιτίας αυτής της συμμετρίας, το μόριο του CCl4 δεν είναι πολικό. Το αέριο μεθάνιο έχει την ίδια ακριβώς δομή, και πράγματι ο τετραχλωράνθρακας είναι ένα αλομεθάνιο. Ως διαλύτης, είναι κατάλληλος για τη διάλυση άλλων μη πολικών ενώσεων, όπως τα λίπη και τα έλαια. Μπορεί επίσης να διαλύσει το ιώδιο. Είναι ελαφρώς πτητικό, αναδίδοντας ατμούς με οσμή χαρακτηριστική και άλλων χλωριούχων διαλυτών, παρόμοια με εκείνη του τετραχλωροαιθυλενίου, θυμίζοντας τη μυρωδιά των στεγνοκαθαριστηρίων.

Ο τετραχλωράνθρακας στερεοποιείται στους −22,92 °C (250,23 K) και στη στερεά κατάστασή του έχει δύο κρυσταλλικές πολυμορφικές μορφές: την I πάνω από τους −47,5 °C (225,6 K) και την II κάτω από τους −47,5 °C. Στην πρώτη είναι μονοκλινείς κρύσταλλοι της χωρικής ομάδας C2/c.

Ιστορία και σύνθεση 
Ο τετραχλωράνθρακας παρασκευάσθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο χημικό Ανρί Βικτόρ Ρενιώ (Regnault) το 1839, με την αντίδραση χλωροφορμίου με αέριο χλώριο, αλλά σήμερα παρασκευάζεται κυρίως από το μεθάνιο:

CH4  +  4 Cl2   →   CCl4  +  4 HCl

Επίσης παράγεται συχνά από παραπροϊόντα άλλων αντιδράσεων χλωριώσεως, όπως αυτά της συνθέσεως του διχλωρομεθανίου και του χλωροφορμίου. Χλωράνθρακες μεγαλύτερου μοριακού βάρους δίνουν CCl4 με «χλωριόλυση»:

C2Cl6  +  Cl2  →  2 CCl4

Προ του 1950 ο τετραχλωράνθρακας παραγόταν σε βιομηχανική κλίμακα δια της χλωριώσεως του CS2 σε θερμοκρασίες από 105 έως 130 °C:

CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2

Η παραγωγή τετραχλωράνθρακα έχει μειωθεί κατακόρυφα από τη δεκαετία του 1980 και μετά, εξαιτίας περιβαλλοντικών ανησυχιών και της μειωμένης ζητήσεως για φθοροχλωράνθρακες, που παράγονταν από αυτόν. Το 1992 η παραγωγή του σε ΗΠΑ, Ευρώπη και Ιαπωνία μαζί εκτιμήθηκε σε 720 χιλιάδες τόνους.

Ασφάλεια
Ο τετραχλωράνθρακας είναι μία από τις ισχυρότερες γνωστές ηπατοτοξίνες (παράγοντες που καταστρέφουν το ήπαρ), τόσο ώστε χρησιμεύει στην επιστημονική έρευνα για την εκτίμηση παραγόντων που προστατεύουν το ήπαρ. Επιπλέον, η έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις του υγρού και των ατμών του μπορεί να επηρεάσει το κεντρικό νευρικό σύστημα και να βλάψει τους νεφρούς, ενώ παρατεταμένη έκθεση στον τετραχλωράνθρακα μπορεί να προκαλέσει κώμα ή και να επιφέρει τον θάνατο. Η μακροχρόνια έκθεση μπορεί να προκαλέσει καρκίνο.

Το 2008 μια μελέτη συνηθισμένων προϊόντων καθαρισμού βρήκε την παρουσία τετραχλωράνθρακα σε «πολύ υψηλές συγκεντρώσεις» (μέχρι 101 mg/m3) ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι πολλοί παραγωγοί αναμιγνύουν απορρυπαντικά ή σαπούνια με υποχλωριώδες νάτριο («χλωρίνη»).

Πέρα από τα άμεσα προβλήματα στην υγεία, ο τετραχλωράνθρακας είναι βλαπτικός για το όζον και αέριο θερμοκηπίου. Ωστόσο, από το 1992 μέχρι σήμερα οι συγκεντρώσεις του στη γήινη ατμόσφαιρα μειώνονται εξαιτίας της μειώσεως της παραγωγής και της χρήσεώς του. Ο CCl4 έχει μέσο χρόνο ζωής στην ατμόσφαιρα περίπου 85 έτη. Σε υψηλές θερμοκρασίες στον αέρα αποσυντίθεται ή καίγεται παράγοντας το επίσης δηλητηριώδες αέριο φωσγένιο.

Τοξικολογικές μελέτες 
Ο τετραχλωράνθρακας είναι ύποπτος για καρκινογένεση με βάση επαρκείς ενδείξεις από μελέτες σε πειραματόζωα. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας αναφέρει ότι η ουσία μπορεί να επαγάγει ηπατώματα και ηπατοκυτταρικά καρκινώματα σε ποντίκια και αρουραίους. Οι δόσεις πάντως που επάγουν ηπατικούς όγκους είναι υψηλότερες από εκείνες που προκαλούν βλάβη στα ηπατικά κύτταρα (ηπατοτοξικότητα). Ο Διεθνής Οργανισμός Ερευνών για τον Καρκίνο (IARC) κατέταξε τον τετραχλωράνθρακα στην ομάδα 2B, δηλαδή «πιθανώς (possibly) καρκινογόνα για τον άνθρωπο».

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 Ο τετραχλωράνθρακας στο ChemSub Online
 International Chemical Safety Card 0024

Αλομεθάνια
Ψυκτικά
Ηπατοτοξίνες
Καρκινογόνα
Αέρια θερμοκηπίου
Μη πολικοί διαλύτες