Karbon tetraklorür

Karbon tetraklorür, ya da tetraklorometan (IUPAC), CCl₄ formülüne sahip bir klorokarbon. Kokusu kloroforma benzeyen, renksiz, yanıcı olmayan, sudan ağır bir sıvıdır. Geçmişte yangın söndürücülerde, kuru temizlemede, soğutucu gazların üretiminde, lav lambalarında, çözücü ve kurt düşürücü olarak yaygın şekilde kullanılmıştır.

Pratik Bilgiler Adlandırmalar, Tanımlayıcılar ...

Remove ads

Hidrojenlerinin tamamının klor ile değiştirilmiş olduğu metan türevi olan karbon tetraklorürün, organik veya inorganik olduğuna dair tartışmalar devam etmektedir. Michael Faraday tarafından 1820 yılında hekzakloroetanın termal bozunması sonucu keşfedilen karbon tetraklorür, sanayide büyük ölçekte metan veya karbon disülfürün klorlanması ile üretilmekteydi. Suda çözünmezken birçok organik çözücü içinde çözünür.

Özellikle karaciğer ve böbrekler için zehirli olmasının anlaşılması üzerine, kullanıldığı birçok alanda yerini daha güvenli maddeler aldı. 2010 yılında, ozon tabakasının delinmesinde rol oynadığı için büyük ölçekli üretimi birçok ülkede yasaklanmıştır. Yüksek hepatotoksisitesi nedeniyle bazen laboratuvar hayvanlarında kasıtlı karaciğer hasarı oluşturmak için kullanılır.

Remove ads

Kimyasal ve fiziksel özellikleri

Özetle

Bakış açısı

Bir karbon tetraklorür molekülünde dört klor atomu, merkezî bir karbon atomuna tek kovalent bağlarla birleştirilmiş dört yüzlü konfigürasyonda köşeler simetrik olarak konumlandırılır. Metan ile aynı tetrahedral yapıya sahiptir, bu simetrik geometriden dolayı, CCl₄ apolardır. Karbon atomunun yükseltgenme seviyesi +4'tür; metanınkinin (-4) tersi, karbon dioksitle aynıdır. 153,82 olan molekül ağırlığının %7,81'i karbondan, %92,19'u klordan oluşur.

Karbon tetraklorür renksiz, şeffaf, ağır ve oda sıcaklığında uçucu bir sıvıdır. Kloroforma benzer bir kokusu vardır. Karbon tetraklorür etanol, dietil eter, benzin gibi organik çözücülerle iyi karışır. Reçineleri ve katı-sıvı yağları iyi çözer. Suda çözünürlüğü sınırlıdır ve suya katıldığında yoğunluğundan ötürü dibe çöker. Sıcaklık arttıkça karbon tetraklorürün sudaki çözünürlüğü artar ve aynı şekilde suyun karbon tetraklorürdeki çözünürlüğü de artar:^[8]

Karbon Tetraklorür ve suyun çözünürlüğü^[8]
Sıcaklık	°C	0	10	20,5	31	41,3	52,5	64	75
Suda karbon tetraklorür	%-ağırlık	0,089	0,063	0,06	0,072	0,068	0,078	0,096	0,115
Karbon tetraklorürde su	%-ağırlık	0,0086	0,0102	0,0124	0,0156	0,0194	0,0263	0,0284	0,0304

Çözücü olarak, diğer apolar bileşikleri ve yağları çözmek için uygundur. Ayrıca klor, brom ve iyotu da çözebilir.

Karbon tetraklorürde seyrek (sol) ve derişik (sağ) iyot çözeltileri

Katı karbon tetraklorür, iki polimorfa sahiptir: −47.5 °C'nin (225.6 K) altındaki kristal II ve −47.5 °C'nin üstündeki kristal I.^[9] −47.3 °C'de, C2/c uzay grubuna ve kafes sabiti a = 20.3, b = 11.6, c = 19.9 (.10⁻¹ nm), β = 111° olan monoklinik kristal yapıya sahiptir.^[10]

Remove ads

Tarihi ve üretimi

Özetle

Bakış açısı

Karbon tetraklorür ilk kez İngiliz kimyager ve fizikçi Michael Faraday tarafından Aralık 1820 tarihinde, etilenin klorlanmasıyla elde ettiği ve "karbon perklorür" adını verdiği hekzakloroetanın termal bozunması ile üretildi. Faraday bu kimyasala "karbon protoklorür" (İngilizce: Protochloride of Carbon) adını verdi.^[11]^[12] Faraday'in araştırmasındaki "Karbon protoklorür", hatalı olarak, aynı şekilde hekzakloroetandan elde edilebilen tetrakloroetilen olarak tanımlanmıştır; 19. yüzyılda daha sonraları tetrakloroetilen için "karbon protoklorür" adı kullanıldı ve karbon tetraklorüre, molekülde karbon başına 2 klor düştüğünü ifade eden "karbon biklorür" adı verildi. Hatta bazen bu iki kimyasal aynı bileşik olarak tanımlandı.^[b]

Fransız kimyager Henri Victor Regnault 1839 civarında, bolca klor ile kloroform ve metanol gibi karbon bileşiklerinden karbon tetraklorür üretmek için başka bir yöntem geliştirdi.^[14] Regnault aynı yıl, Faraday'in "karbon protoklorür" tarifiyle karbon tetraklorür yapmaya çalışırken tetrakloroetileni keşfetmiştir.^[15]

Alman kimyager Hermann Kolbe, 1843-45 yıllarında kloru karbon disülfür üzerinden porselen bir tüpten geçirerek karbon tetraklorür elde etti.^[14] Karbon disülfürün sıvı fazda klorlanmasıyla karbon tetraklorürün endüstriyel üretim yöntemi, ilk defa kimyagerler Müller ve Dubois tarafından geliştirilen teknoloji kullanılarak 1893 yılında Almanya'da denendi.^[16] Karbon disülfür klorlanarak karbon tetraklorür eldesi 1950'lere kadar endüstriyel önemini korudu. Endüstriyel yöntemde klor ve karbon disülfür karışımı 105 ila 130 °C arasına kadar ısıtılıyordu:^[17]

CS₂ + 3 Cl₂ → CCl₄ + S₂Cl₂

Bu reaksiyonda ortaya çıkan disülfür diklorür yan ürünü (S₂Cl₂), karbon tetraklorürde çözünebilen turuncu bir sıvıdır.^[18] Karbon tetraklorür bu karışımdan damıtılarak ayrılabilir. Ara ürünlerden birisi, daha fazla klorla karbon tetraklorüre dönüştürülebilen perklorometil merkaptandır.^[19]

Karbon tetraklorür günümüzde esas olarak metan ve klordan üretilmektedir. Reaksiyon aşamaları şöyledir:^[20]

Cl₂ + hν → 2 Cl·

Cl· + CH₄ → ·CH₃ + HCl

·CH₃ + Cl₂ → CH₃Cl + Cl·

CH₃Cl + Cl· → ·CH₂Cl + HCl

·CH₂Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + Cl·

CH₂Cl₂ + Cl· → ·CHCl₂ + HCl

·CHCl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + Cl·

CHCl₃ + Cl· → ·CCl₃ + HCl

·CCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + Cl·

Kısaca:

CH
4 + 4 Cl
2 → CCl
4 + 4 HCl

Üretimde çoğunlukla diklorometan ve kloroform gibi diğer klorlama reaksiyonlarının yan ürünleri kullanılır. Daha yüksek klorokarbonlar da, bileşiklerin yüksek sıcaklıklarda klora tutulduğu yanma benzeri bir işlem olan klorinolize tâbi tutulur:^[20]

C₂Cl₆ + Cl₂ → 2 CCl₄

Üretim miktarı

Karbon tetraklorürün ilk endüstriyel ölçekte üretimi 1890'larda İngiltere (United Alkali Corporation tarafından) ve Almanya'da gerçekleştirildi. Birkaç yıl sonra 1900'da Dow Chemical, ABD'de karbon tetraklorür üretimine başladı. 1902-1905 yılları arasında ABD'de Carteret, New Jersey'den Warner Chemical Company toplam 6,8 ton karbon tetraklorür üretti, bundan iki yıl sonra ülkede büyük ölçekli üretime geçildi. 1914 yılına gelindiğinde yıllık karbon tetraklorür üretimi 4,5 tonu geçmişti. I. Dünya Savaşı başladığında ABD'deki karbon tetraklorür üretim miktarı, kauçuk endüstrisi ve buğday fumigasyonunda kullanım taleplerine yanıt olarak hızla arttı. II. Dünya Savaşı döneminde dünya çapındaki üretim milyonlarca tondu. ABD'deki üretim 1970 yılına kadar hızla arttı ancak o yıldan sonra yavaştan düşüşe geçti.^[20] Dünyada karbon tetraklorür üretimi 1980-1988 yılları arasında 850 ila 960 kiloton arasında değişmiştir.^[21]

Karbon tetraklorürün dünya çapındaki üretimi, çevresel kaygılar ve ondan türetilen CFC'lere olan talebin azalması nedeniyle 1980'lerden beri hızla geriledi. 1992'de ABD, Avrupa ve Japonya'daki toplam üretim 720.000 ton olarak tahmin edildi.^[17]

Doğal varlığı

Okyanuslarda, yosunlarda ve volkanlarda klorometan ve kloroform ile birlikte karbon tetraklorür keşfedildi.^[22] Karbon tetraklorürün doğal emisyonları antropojenik kaynaklardan gelen emisyonlarla karşılaştırıldığında çok azdır; örneğin, Nikaragua'daki Momotombo Yanardağı yılda 82 gramlık bir akışla karbon tetraklorür yayarken, küresel endüstriyel emisyonlar yılda 2 × 10¹⁰ gramdır.^[23]

Kırmızı algler Asparagopsis taxiformis ve Asparagopsis armata'da karbon tetraklorüre rastlandı.^[24] Güney Kaliforniya ekosistemlerinde, Kalmukya Bozkırı'nın tuz göllerinde ve Çekya'da yaygın bir ciğerotunda karbon tetraklorür tespit edilmiştir.^[23]

Remove ads

Kullanım alanları

Özetle

Bakış açısı

İnsan sağlığı ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle, günümüzde karbon tetraklorürün kullanımları kısıtlanmış olup neredeyse yalnızca laboratuvarlarda ve kimyasal sentezde kullanılmaktadır. Karbon tetraklorürün evsel kullanımlarına karşı ilk kısıtlama, insanlarda karbon tetraklorür kaynaklı zehirlenmeler nedeniyle ABD'de 1970 yılında getirilmiş,^[25] daha sonraki yıllarda ozon tabakası ve genel olarak çevre kirletici etkileri nedeniyle diğer ülkelerde de yasaklanmıştır.

Montreal Protokolünden önce kloroflorokarbon (CFC) tipi soğutucu akışkanlar CFC-11 (trikloroflorometan) ve CFC-12'yi (diklorodiflorometan) üretmek için büyük miktarlarda karbon tetraklorür kullanılıyordu.^[26] Daha sonra bu soğutucuların ozon tabakasının delinmesinde rol oynadığı keşfedilince yasaklandılar, bu nedenle de karbon tetraklorürün üretim ve kullanım miktarında ciddi oranda düşüş gerçekleşti.^[27]

Temizlik malzemesi olarak

Apolar olduğu için yağlar gibi suda çözünmeyen birçok organik malzeme için iyi bir çözücü olan karbon tetraklorür, yaklaşık 80 yıl boyunca temizlik malzemesi olarak yaygın şekilde kullanıldı. Yanıcı ve patlayıcı değildi; ayrıca geçmişte yaygın olarak temizlik amacıyla da kullanılan benzinin aksine, temizlenen malzeme üzerinde koku bırakmıyordu. Karbon tetraklorürün temizlik alanındaki en sık karşılaşılan kullanımı evsel kullanıma yönelik leke çıkarıcı ürünlerinde etken madde olmasıydı. Yanıcı olmadığından ötürü benzine "daha güvenli" bir alternatif olarak görülüyordu ve bu şekilde pazarlanıyordu. Bu amaçla ilk olarak 1890^[28] ya da 1892 yılında Almanya'da Katharin adı altında piyasaya sürülmüştür.^[29] Daha sonraki yıllarda Almanca ve İngilizce konuşulan ülkelerde yaygın şekilde Benzinoform marka adı ile bilinmeye başlandı.

Karbon tetraklorür kuru temizlemede yaygınlaşan ilk klorlu çözücüydü ve Batılı ülkelerde 1950'li yıllara kadar kullanıldı.^[30] Metallerin varlığında bozunarak kuru temizleme ekipmanını aşındırma riski ve kuru temizleme operatörleri arasında rahatsızlıklara neden olması gibi dezavantajları bulunuyordu. Daha sonraki yıllarda kuru temizlemedeki yerini daha güvenli trikloroetilen, tetrakloroetilen^[30] ve metil kloroform (trikloroetan) gibi diğer klorlu çözücüler aldı.^[31] Batıdaki değişime rağmen Kuzey Kore'de karbon tetraklorürün 2006 yılı itibarıyla hâlâ kuru temizlemede kullanıldığı biliniyordu.^[32]

Karbon tetraklorür, 1903'ten 1930'lara kadar kuru şampuan formülasyonlarında da yine benzine alternatif olarak kullanıldı. Kuaför dükkânlarında saçlarını yıkarken birçok kadın buhardan bayılmıştı; kuaförler buharı uzaklaştırmak için sıklıkla elektrikli vantilatörler kullanıyordu. 1909'da bir baronetin 29 yaşındaki kızı Helenora Elphinstone-Dalrymple, saçını karbon tetraklorürle şampuanladıktan sonra rahatsızlanarak öldü ve karbon tetraklorürün bu kullanımı tartışmaya açıldı.^[33]

Trikloroetilen ve tetrakloroetilen gibi, karbon tetraklorür de sanayide metallerin ve diğer malzemelerin yağlardan temizlenmesinde kullanılmıştır. Toksisitesi biliniyor olsa da, bu kullanımı 1960'lara kadar devam etmiştir.^[20]

İlaç olarak

1921'de Amerikalı veteriner Maurice Crowther Hall (1881-1938), kancalı kurtların neden olduğu ankilostomiyaz hastalığı için bir tedavi olarak olası kullanımı açısından güvenliğini test etmek için karbon tetraklorür içti. Hall kendisinde hafif yan etkiler bildirdi. Aynı yıl bu keşfi için Hall, Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne aday gösterildi.^[34] Karbon tetraklorürün klinik deneylerinden birinde insanlarda kullanımının güvenliğini belirlemek amacıyla suçlular üzerinde test edildi.^[35]

1922'den başlayarak, insanlarda ankilostomiyaz tedavisi için saf karbon tetraklorür kapsülleri Merck tarafından Necatorina (ayrıca Neo-necatorina ve Necatorine gibi varyantlarla da biliniyordu) adı altında piyasaya sürüldü. Bu ilacın en yaygın kullanıldığı bölgeler Latin Amerika ülkeleri ve Türkiye'ydi.^[36]^[37] O dönemlerde karbon tetraklorürün toksisitesinin iyi anlaşılmaması nedeniyle, gelişen herhangi bir yan etki, kapsüllerdeki olası safsızlıklara atfediliyordu.^[38] Karbon tetraklorür, insan bağırsağında yaşayan ve hastalığa neden olan kıl kurtları ve kancalı kurtlara karşı etkili bir ilaçtı.^[39] Yetişkinler için önerilen karbon tetraklorür dozu 2 mL kadar az olabiliyordu ve bazen chenopodium yağı ile birlikte verilirdi.^[40] Saf karbon tetraklorür, sindirim sisteminde tahrişe neden olduğundan jelatin kapsüllerde verilmekteydi. Karbon tetraklorürün toksik etkilerini artırdığı için alkolikler ve yakın zamanda alkol almış kişilerin bu ilacı alması önerilmiyordu, karbon tetraklorür almış olan hastaların da alkol almaması tembihleniyordu.^[39] Karbon tetraklorürün toksisitesi nedeniyle, yine Hall tarafından 1925'te araştırılmaya başlanan tetrakloroetilen 1940'larda antihelmintik olarak kullanımının yerini almıştır.^[41]

Karbon tetraklorür ayrıca diğer memelilerde görülen bazı parazitler üzerinde etkiliydi ve özellikle çiftlik hayvanlarında sıkça görülen parazitlere karşı ilaç olarak kullanılıyordu. İnsanlardaki kullanımına benzer şekilde karbon tetraklorür ilacı hayvanlara kapsüller hâlinde veriliyordu. Ancylostoma'lara kıyasla, Necator'lara karşı daha etkiliydi.^[42]

Anestezik

Karbon tetraklorür, 19. yüzyılın ortalarında İngiltere'de kısa bir süre için deneysel inhalasyon anesteziği, yoğun âdet ve baş ağrıları için analjezik olarak kullanılmıştır.^[43] Anestezik etkileri 1847 veya 1848 gibi erken tarihlerde tahminen İskoç doktor James Young Simpson tarafından keşfedildi.^[44]^[45]

1864'te doktor Protheroe Smith tarafından kloroforma daha güvenli bir alternatif olarak dönemin önemli tıp dergilerinde tanıtıldı.^[46] Ertesi yılın Aralık ayında, kloroformun insanlar üzerindeki anestezik etkilerini keşfetmekle tanınan James Young Simpson, karbon tetraklorür ile anestezi deneyleri yaptı.^[47] Simpson, kloroforma benzerliğinden dolayı bileşiğe "Klorokarbon" adını verdi.^[c] Deneyleri, karbon tetraklorürün inhalasyon yolu ile verilmesinin dışında, iki kadının vajinasına karbon tetraklorür enjekte etmeyi de içeriyordu. Simpson bir miktar karbon tetraklorür içerek bunun "bir kloroform kapsülü yutmakla aynı etkiye sahip olduğunu" açıkladı.^[48]

Karbon tetraklorür, kloroformdan daha güçlü bir anestezik etkiye sahiptir ve bu nedenle anestezinin uygulanması için daha az bir miktar gerektiriyordu. Anestezik etkisi, ilgili bileşik kloroform yerine etere benzetildi. Kloroformdan daha az uçucu olduğundan uygulaması daha zordu ve buharlaşması için ılık suya ihtiyaç vardı. Karbon tetraklorürün anestezik potansiyelini araştıranlar tarafından ayvaya benzetilen kokusu kloroformdan daha hoş olarak tanımlandı, tadı ise hoş bulundu.^[43]^[47] Anestezik kullanım için karbon tetraklorür, karbon disülfürün klorlanmasıyla elde edilirdi. Çoğu doğum yapan kadınlar olmak üzere en az 50 hastada kullanılmıştır.^[43] Anestezi sırasında, karbon tetraklorür bazı hastalarda şiddetli kas kasılmalarına ve kalp üzerinde olumsuz etkilere neden olduğundan, anesteziye kloroform veya eter ile devam edilmek zorunda kalındı^[47]^[49] Karbon tetraklorürün bu kullanımı üzerine araştırmalar 1860'lardan sonra son bulsa da, 19. yüzyılda yayınlanan tıp ve kimya kitaplarında hâlâ anestezik olarak kullanıldığı geçmekteydi.

Çözücü

Karbon tetraklorür, laboratuvarlarda sık kullanılan bir çözücüydü. Ancak insan sağlığı ve çevre üzerindeki fazlasıyla olumsuz etkileri nedeniyle kullanımı kısıtlanmıştır.^[50] Önemli bir emilim bandı (>1600 cm⁻¹) olmadığından bazen kızılötesi spektroskopisi için bir çözücü olarak kullanışlıdır. Hidrojen atomu içermediğinden önceden proton NMR spektroskopisinde kullanılmıştır. Zehirli olmasının yanında çözme gücü de düşüktür.^[51] Yerini büyük ölçüde döterokloroform gibi döteryumlu çözücüler, endüstriyel kullanımda ve kuru temizlemede ise yerini tetrakloroetilen gibi daha güvenli diğer çözücüler almıştır.^[50]

C-H bağı olmayan karbon tetraklorür, kolayca serbest radikal reaksiyonuna girmez. Elemental halojenler veya N-bromosüksinimid gibi halojenleme reaktifleriyle halojenlemeler için kullanışlıdır (Wohl-Ziegler brominasyonu).^[52]^[53]

Yangın söndürme

1902 ile 1908 yılları arasında, karbon tetraklorür içerikli yangın söndürücüler, Avrupa ve sonrasında Amerika Birleşik Devletleri'nde piyasaya sürüldü.^[28] 1910 yılında Delawareli Pyrene şirketi, yangın söndürmede kullanılması için karbon tetraklorürün patentini aldı.^[54] Ertesi yıl Pyrene, karbon tetraklorür içeren taşınabilir küçük bir yangın söndürücü modelinin patentini aldı.^[55] Yangın söndürücü modeli, sıvıyı yangına doğru püskürtmek için kullanılan entegre bir el bombası benzeri bir mekanizmaya sahip pirinçten yapılmış şişeden oluşuyordu. Söndürücü boşaltıldığında, kullanımdan sonra kolayca tekrar doldurulabiliyordu.^[56]

Karbon tetraklorür, iletken olmadığı için elektrik yangınları için uygundu. Bu yangın söndürücüler genellikle, yangın söndürmek için su kullanılmasının sakıncalı olduğu görülen uçak veya motorlu taşıtlarda bulunduruluyordu. O zamanlar, karbon tetraklorür buharlarının sadece yangının yakınındaki oksijenin yerini aldığı düşünülüyordu. 1920 gibi erken bir tarihte, kimyasalın kapalı bir alanda yangınla mücadele etmek için kullanıldığında oksijenle tepkimeye girdiğinde ortaya çıkan fosgen ile ölüme sebep olduğu bilinmekteydi.^[57]

20. yüzyılın ilk yarısında diğer bir yaygın yangın söndürücü, karbon tetraklorür veya tuzlu su ile doldurulmuş "yangın bombası" olarak bilinen tek kullanımlık, sızdırmaz cam bir küreydi. Yangını söndürmek için alevlerin altına atılabiliyordu. Karbon tetraklorür ile doldurulmuş olanlar, ayrıca lehim ve yaylı bir mekanizmayla duvara monte edilebiliyordu. Lehim, yüksek ısı ile eridiğinde ya kendisine bağlı yayla küreyi atarak ya da kırarak karbon tetraklorürün otomatik olarak yangına dağılmasına izin verecekti. Bu yangın söndürücü modelinin en çok bilinen markası Red Comet'ti; 1919'da kurulan, ABD'nin Colorado eyaletinden Red Comet şirketi tarafından 1980'lerin başında kapatılana dek, karbon tetraklorür içeren çeşitli yangın söndürme ekipmanları üretti.^[58]

Karbon tetraklorür –23 °C'de donduğundan, bu yangın söndürücüler, donma noktasını düşürmek için yalnızca %89-90 karbon tetraklorür ve %10 trikloroetilen (donma noktası: -85 °C) veya kloroform (donma noktası: –63 °C) içeriyordu. %10 trikloroetilen içeren söndürücüler, trikloroetilen için stabilizatör olarak %1 karbon disülfür içeriyordu.^[28]

Fumigasyon

Karbon tetraklorür, depolanan tahıldaki haşereleri öldürmek için sıklıkla kullanıldı.^[59] En yaygın fumigant formülasyonu "80/20" olarak bilinen, %80'i karbon tetraklorür ve %20'si karbon disülfürden oluşan bir karışımdı.^[60]

Karbon tetraklorürlü bir diğer fumigant formülasyonu akrilonitril içeriyordu. Karbon tetraklorür, yanıcı akrilonitril içeren formülasyonun yanıcılığını azaltıyordu. Preparat için en yaygın ticari isimler Acritet, Carbacryl ve Acrylofume idi.^[61] En yaygın preparat olan Acritet, %34 akrilonitril ve %66 karbon tetraklorürden oluşuyordu.^[62]^[63] Karışım dışında karbon tetraklorür tek başına da buhar hâlinde fumigant olarak kullanılabilir. Diğer fumigantlarla kıyaslandığında, böcekler için daha az zehirlidir.^[64] Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı, ABD'de karbon tetraklorürün fumigantlarda kullanımını 1985 yılında yasakladı.^[65]

Diğer kullanımları

Karbon tetraklorür, geçmişte lav lambalarında kullanılıyordu.^[66] 1968 tarihli bir Amerikan patentinde lav lambası formülasyonunda su ve karbon tetraklorür içinde çözünmüş parafin ve mineral yağı geçiyordu.^[67]

Pul koleksiyoncuları, posta pullarına zarar vermeden filigranları ortaya çıkarmada karbon tetraklorür kullanıyordu. Küçük bir miktar sıvı, siyah bir cam veya obsidyen tepsi üzerine konan bir pulun arkasına damlatılıyordu. Daha sonra filigranın harfleri veya tasarımı açıkça görülebiliyordu.^[68]

Karbon tetraklorür ayrıca benzin katkısı olarak, cilalarda çözücü ve inceltici olarak, Naylon-7'nin ve yarı iletkenlerin üretiminde, plütonyumun zenginleştirilmesinde, gemi jeneratörlerinin yıkanmasında kullanılmıştır.^[20]

Nötrinoların bulunmasında da kullanılmıştır. Raymond Davis Jr. kendisine Nobel Fizik Ödülü kazandıran tetrakloroetilenli Homestake deneyini yapmadan önce 1950'lerin başında, antinötrinoları tespit etmek için karbon tetraklorür kullandı.^[69]

Remove ads

Reaksiyonları

Özetle

Bakış açısı

Genelde inert olmasına rağmen karbon tetraklorür katalizörler yardımıyla çeşitli reaksiyonlara girebilir. Hidrojen veya bir demir katalizörün varlığında bir asit, karbon tetraklorürü kloroform, diklorometan, klorometana ve hatta metana indirgeyebilir.^[70] Buharları kızdırılmış bir tüpten geçirildiğinde, karbon tetraklorür tetrakloroetilen ve hekzakloroetana parçalanır.^[71]

Karbon tetraklorürdeki karbon atomunun oksijene yatkınlığı nedeniyle oksijenli bileşiklerle karbon tetraklorürün reaksiyonları çoğunlukla fosgen vermektedir:

Daha fazla bilgi Reaktanlar, Ürünler ...

Reaktanlar		Ürünler
CO 2 + CCl 4	→	2 COCl 2
CO + CCl 4	→	COCl 2 + ¹⁄₃C 2Cl 4
2 SO 3 + CCl 4	→	COCl 2 + (SO 2Cl) 2O
¹⁄₃P 2O 5 + CCl 4	→	COCl 2 + ²⁄₃POCl 3
3 ZnO + 2 CCl 4	→	COCl 2 + CO 2 + 3 ZnCl 2

Detaylar ve kaynaklar aşağıdaki bölümlerde ayrı ayrı verilmiştir.

Hidrojen sülfür ile reaksiyonu tiyofosgen verir:^[72]

CCl
4 + H
2S → SCCl
2 + 2HCl

Kükürt trioksit ile reaksiyon fosgen ve pirosülfüril klorür verir:^[72]

CCl
4 + 2 SO
3 → COCl
2 + S
2O
5Cl
2

Fosforik anhidrit ile 3 mol karbon tetraklorürün reaksiyonu 3 mol fosgen ve 2 mol fosforil klorür verir:^[72]

3 CCl
4 + P
2O
5 → 3 COCl
2 + 2 POCl
3

Karbon bileşikleri ile

Karbon tetraklorür ve karbon dioksit karışımı 350 °C'ye kadar ısıtıldığında 2 mol fosgen verir:^[73]

CCl
4 + CO
2 → 2 COCl
2

Bunun yerine 2 mol karbon monoksit ile 2 mol karbon tetraklorür benzer bir reaksiyonla 2 mol fosgen ve 1 mol tetrakloroetilen verir:^[73]

2 CCl
4 + 2 CO → 2 COCl
2 + C
2Cl
4

Susuz alüminyum klorür katalizörlüğünde karbon tetraklorür ile benzenin çifte Friedel–Crafts alkilasyonu difenildiklorometan bileşiğini verir:^[74]

CCl
4 + 2 C
6H
6 → CCl
2(C
6H
5)
2 + 2 HCl

Karbon tetraklorür, alüminyum klorür katalizörlüğünde trikloroetilenle tepkimeye girerek 1,1,1,2,3,3,3-heptakloropropan verir:^[75]

C
2HCl
3 + CCl
4 → C
3HCl
7

Appel reaksiyonu

Appel reaksiyonu, trifenilfosfin ve karbon tetraklorür kullanarak alkollerden (R-OH) alkil monoklorür (R–Cl) üretmeyi amaçlar.^[76] Tepkimeye giren karbon tetraklorür (2), trifenilfosfinle (1) bir klor atomunu iyonik olarak paylaşıp trifenilfosfonyum klorür tuzunu (3) oluştururken geride kalan triklorometil karbanyonu (4), alkolün hidroksilindeki hidrojeni alarak kloroforma dönüşür. Ortaya çıkan alkoksit iyonu (5), trifenilfosfonyum klorüre saldırır; tuz, klorür iyonunu (6) kaybederken alkoksit, trifenilfosfonyuma bağlanır (7). Alkoksit, oksijenini trifenilfosfine verdiğinde trifenilfosfin oksit oluşur, alkil radikali serbest kalır ve klorüre bağlanır (8).^[77]

Appel reaksiyonu aynı zamanda karboksilik asitler üzerinde de etkilidir; bu, onları oksazolinlere, oksazinlere ve tiazolinlere dönüştürmek için kullanılmıştır.^[78]

Appel reaksiyonuyla oksazin eldesi.

Halojenlerle

Karbon tetraklorür, yüksek sıcaklıklarda hidrojen florür (HF) ile işlendiğinde trikloroflorometan (R-11), diklorodiflorometan (R-12), klorotriflorometan (R-13) ve yan ürün olarak hidrojen klorür (HCl) ile karbon tetraflorür gibi çeşitli bileşikler verir:

CCl
4 + HF → CCl
3F + HCl

CCl
4 + 2HF → CCl
2F
2 + 2 HCl

CCl
4 + 3HF → CClF
3 + 3 HCl

CCl
4 + 4HF → CF
4 + 4 HCl

Reaksiyon ayrıca antimon triklorür veya antimon pentaklorür varlığında da gerçekleştirilebilir.^[26] 270 °C'de yüksek basınç altında sodyum hekzaflorosilikat, titanyum(IV) florür, klor triflorür, kobalt(III) florür, iyot pentaflorür ve brom triflorür de karbon tetraklorür için uygun florlama maddeleridir.^[26]^[79]

CCl
4 + Na
2SiF
6 → CCl
3F + CCl
2F
2 + CCl
3F + NaCl + SiF
4

CCl
4 + BrF
3 → BrF + CCl
2F
2 + CCl
3F

R-11 ve R-12 yasaklanmadan önce soğutucu akışkan olarak yaygın şekilde kullanıldığından, bu bir zamanlar karbon tetraklorürün ana kullanımlarından biriydi.

Karbon tetraklorürün alüminyum bromür ile halojen değişimi, yan ürün olarak alüminyum klorür vererek yüksek verimle brom analoğu karbon tetrabromürü verir:^[80]

4 AlBr₃ + 3 CCl₄ → 4 AlCl₃ + 3 CBr₄

Karbon tetraklorürün iyot analoğu karbon tetraiyodür, karbon tetraklorürün etil iyodür ile tepkimesinden elde edilebilir:^[81]

CCl
4 + 4 C
2H
5I → CI
4 + 4 C
2H
5Cl

Metal bileşikleri ile

Potasyum hidroksitin etanol içindeki çözeltisi, karbon tetraklorürü su içinde potasyum klorür ve potasyum karbonata ayrıştırır: ^[82]

CCl
4 + 6KOH → 4KCl + K
2CO
3 + 3H
2O

Karbon tetraklorür, 200 santigrat derecede kuru çinko oksitle reaksiyona girerek çinko klorür, fosgen ve karbon dioksit verir:^[73]

2 CCl
4 + 3 ZnO → 3 ZnCl
2 + COCl
2 + CO
2

Hafniyum tetraklorür, karbon tetraklorürün 450 °C'den yüksek sıcaklıklarda hafniyum oksit ile işlenmesi ile elde edilir, yan ürün olarak fosgen ortaya çıkar:^[83]^[84]

HfO₂ + 2 CCl₄ → HfCl₄ + 2 COCl₂

Radyoaktif uranyum tetraklorür bileşiği, karbon tetraklorürün yüksek sıcaklıklarda uranyum trioksit ile reaksiyonuyla elde edilir.^[85] Ayrıca karbon tetraklorürün uranyum dioksit ile de reaksiyonuyla elde edilebilir:^[86]

UO
2 + CCl
4 → UCl
4 + CO
2

Alüminyum ile karbon tetraklorürün reaksiyonu hekzakloroetan ve alüminyum klorür vererek alüminyumu "harcadığından" ötürü karbon tetraklorür, alüminyuma karşı korozif kabul edilir.^[20]

Remove ads

Güvenlik

Özetle

Bakış açısı

Çevresel etkileri

Karbon tetraklorür, ozon tabakasına zarar vermektedir (ODP = 1,1)^[87] ve bir sera gazı gibi davranmaktadır.^[88]^[89] Ozon tabakası üzerindeki etkileri, bileşiğin bozunmasından ortaya çıkan klor radikalleri nedeniyledir.^[90]

CCl₄, tahminî 85 yıllık bir atmosferik ömre sahiptir.^[91] 2010 yılında, ozon tabakasına zararlı olduğu gerekçesiyle karbon tetraklorürün üretimi dünya çapında yasaklanmış olsa da, sonraki yıllarda hâlâ atmosfere Doğu Asya'dan (özellikle Çin'in doğu kesimlerindeki sanayi bölgelerinden) karbon tetraklorür salınımı olduğu ve yasak sonrası atmosferdeki CCl₄ miktarında azalma olmadığı tespit edilmiştir.^[92]^[93]

Toksisite

Diğer birçok uçucu madde gibi karbon tetraklorür de solunum yoluyla insan vücuduna girebilir. Bunun; rehavet, uyuşukluk ve bilinç kaybı gibi merkezî sinir sistemi üzerinde baskılayıcı akut etkileri vardır.

Havada yüksek sıcaklıklarda zehirli bir gaz olan fosgene dönüşebildiğinden,^[94] yangın söndürücülerde kullanıldığı dönemlerde ölümcül fosgen zehirlenmesi vakaları olmuştur.^[57] 2008 yılında temizlik ürünleri üzerine yapılan bir araştırmada, üreticilerin yüzey aktif maddeler veya sodyum hipoklorit içeren çamaşır suları ile sabunun karıştırılması sonucu 101 mg/m³'e kadar karbon tetraklorür oluştuğu keşfedildi.^[95]

Karbon tetraklorür, en çok hepatotoksik potansiyele sahip (karaciğer için zehirli) maddelerden biridir. Hepatoprotektif (karaciğeri koruyan) ajanların geliştirilmesi için bilimsel araştırmalarda hayvanlar üzerinde sıkça kullanılmaktadır.^[50]^[96] Bileşiğin buharına yüksek miktarlarda maruz kalındığında merkezî sinir sistemini etkileyebilir, karaciğer ve böbreklerde dejenerasyona neden olabilir.^[96]^[97] Uzun süreli maruziyet komaya ve hatta ölüme yol açabilir.^[98] Karbon tetraklorüre kronik maruziyet karaciğer^[99]^[100] ve böbrek hasarına yol açabilir. İnsanlarda, alım yolu fark etmeksizin, akut karbon tetraklorür zehirlenmelerinde karaciğer hasarı maruziyetten 24 veya daha fazla saat, böbrek hasarı ise maruziyetten en az 2 hafta sonra ortaya çıkar.^[21] İnsanlarda neden olduğu böbrek hasarı daha şiddetlidir, ancak geniş çapta araştırılmamıştır ve değerlendirilmesi için uygun benzer hayvan modelleri bulunamamıştır.^[101] Karbon tetraklorüre maruz kalmak idrar üretimini azaltarak vücutta, özellikle akciğerlerde su ve kanda atık ürünlerin birikmesine neden olabilir. Böbrek yetmezliği, bu maddeye bağlı ölümlerin ana nedeni olmuştur.^[27]

Teratojenik ve genotoksik değildir.^[21] Kanserojen olduğuna dair şüpheler bulunmaktadır.^[102] Karbon tetraklorür, DSÖ'ye bağlı Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından 2B - olası kanserojen olarak tanımlandı, yani kimyasalın insanlarda kansere neden olabileceğine dair şüpheler vardır ancak henüz buna dair yeterli ve kesin kanıt yoktur. IARC'nin 1999 yılına ait raporunda karbon tetraklorür ile çalışan işçiler araştırılmış, işçilerde görülen kanser vakalarının karbon tetraklorüre bağlı olmadığı ve başka diğer kimyasallarla ilişik olduğu bulunmuş; karbon tetraklorürün işçilerde kanser riski artırmadığını düşünülmüştür. İnsanlardakinin aksine karbon tetraklorür, hayvanlarda tek başına kansere neden olmasa bile verilen kanserojenlerin karaciğer üzerindeki etkisini artırmıştır.^[103] İnsanlarda tümör oluşumuna neden olduğuna dair herhangi bir kanıt yoktur.^[59]

Metabolizma

Karbon tetraklorür karaciğerde sitokrom P450 enzimi tarafından metabolize edilir. Metabolizmanın ilk ürünü aşırı reaktif triklorometil (-CCl
3) radikalidir. Bu radikal oksitlenerek çok daha reaktif triklorometilperoksil (-OOCCl
3) radikalini oluşturur. Triklorometilperoksil, klorür ve oksit kaybederek fosgene dönüşebilir. Fosgen, vücut içinde su ile nötralize olur. Karbon tetraklorürün metabolizmasında ortaya çıkan radikaller vücuttaki büyük moleküllere bağlanabilir veya lipitlerin peroksitlenmesine neden olabilir.^[21] Ana metabolitleri arasında karbon dioksit, hekzakloroetan ve kloroform vardır. Hayvanlarda yapılan araştırmalar solunan karbon tetraklorürün %60'ının metabolize edildiği ve geri kalanın olduğu gibi vücuttan atıldığını bulmuştur.^[104]

Etanol tüketimi karbon tetraklorürün karaciğer üzerindeki etkilerini artırır. Maruziyet öncesinde A vitamini ve fenobarbital alımı da aynı şekilde karbon tetraklorürün hepatotoksisitesini artırır. E vitamininin karbon tetraklorürün hepatotoksisitesini azalttığı bilinmektedir.^[21]

Remove ads

Popüler kültür ve toplum

Sürrealist Fransız yazar René Daumal, topladığı böcekleri öldürme amacıyla kullandığı karbon tetraklorürü, psikoaktif etkileri için kasıtlı olarak almaktaydı.^[105]
Karbon tetraklorür, Peter Parker'ın (Örümcek Adam) özel sıvı ağ formülünde bir bileşen olarak, salisilik asit, toluen, sodyum tetraborat, silika jel, metanol, potasyum karbonat, etil asetat ve bütillenmiş hidroksianisol (BHA) ile birlikte geçmektedir.^[106]
Ramones'un Carbona Not Glue şarkısında anlatıcı, karbon tetraklorür içeren bir leke çıkarıcı olan Carbona buharlarını çekmenin yapıştırıcı çekmeye kıyasla daha iyi "kafa yaptığını" söylemektedir. Daha sonra Carbona'nın bir marka adı olması nedeniyle şarkıyı albümden çıkardılar.^[107]