1,2-Дихлорэтан

1,2-дихлорэтан
Общие
Систематическое наименование	1,2-дихлорэтан, этилендихлорид, хлористый этилен
Традиционные названия	1,2-дихлорэтан
Химическая формула	${\ce {C2H4Cl2}}$
Рац. формула	${\ce {ClCH2CH2Cl}}$
Физические свойства
Состояние	Жидкость
Молярная масса	98,96 г/моль
Плотность	(20 °C) 1254 кг/м3
Энергия ионизации	11,05 ± 0,01 эВ кДж/моль и кДж/моль
Термические свойства
Т. плав.	−35,36 °C
Т. кип.	83,47 °C
Т. всп.	13,33°C ± 1 °C
Кр. темп.	288 °C °C
Кр. давл.	5,37 МПа атм
Кр. плотн.	440 кг/м³ см³/моль
Энтальпия образования	−166,8 кДж/моль кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	в воде не растворим
Растворимость в этаноле	растворим
Растворимость в ацетоне	растворим
Растворимость в бензоле	растворим
Безопасность
ПДК	10 мг/м³
Токсичность	токсично
R-фразы	Шаблон:R-фразы
S-фразы	Шаблон:S-фразы
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

1,2-дихлорэтан (хлористый этилен, этилендихлорид, сим-дихлорэтан, EDC) — органическое вещество.

Содержит атомы хлора, хлорпроизводное углеводородов. Бесцветная, токсичная, летучая жидкость, имеет запах хлороформа, практически нерастворима в воде. Молекулярная формула — ClCH₂CH₂Cl. Имеет изомер — 1,1-дихлорэтан. Получается при комплексной переработке сырья, как минерального (например, поваренной соли) так и органического. Получили первыми голландские химики И. Дейманн, П. ван Троствейк, Н. Бондт и Э. Лооренбург в 1795 году под названием «жидкость голландских химиков». Применяется как сырьё в органическом синтезе (например, в производстве винилхлорида), а также как растворитель. Дихлорэтан — токсичная жидкость с сильным наркотическим средством, канцероген.

История открытия

В 1795 году учёными И. Дейманном, П. ван Троствейком был осуществлён процесс — химическая реакция взаимодействия этана с хлором. Результатом этой реакции стало полученное маслянистое вещество, которое получило название в честь голландских химиков — «масло голландских химиков». Впоследствие его назвали по современной номенклатуре 1,2-дихлорэтан.

До этого синтеза в 1781 году ими же был получен этилен, ставший сырьём для получения 1,2-дихлорэтана. Этилен получали взаимодействием этанола и серной кислоты при нагревании.

Свойства

Химическое строение

1,2-дихлорэтан

1,2-дихлорэтан относится к галогенопроизводным углеводородов — органическим веществам, содержащим в молекуле атомы галогена — хлора. такие соединения называют галогеналканами с общей формулой предельных моногалогеналканов С_nH_2n+1Hal, где n — число атомов углерода, Hal — атом или атомы галогена, например, атом хлора Cl, брома Br. Галогены — атомы хлора — нефункциональные заместители.

Физические свойства

1,2-дихлорэтан — бесцветная, прозрачная, летучая жидкость, имеющую сильный специфический, сладковатый запах. Его молярная масса составляет 98,96 г/моль, температура кипения t_кип = 83,47 °C; температура плавления t_пл = −35,36 °C. 1,2-дихлорэтан является гигроскопичным веществом при влажности менее 0,1 %. При различных температурах плотность 1,2-дихлорэтана различна и уменьшается с увеличением температуры. Зависимость плотности от температуры представлена в таблице 1.

Таблица 1 — Зависимость плотности 1,2-дихлорэтана от температуры

Температура, °С	0	15	20	30
Плотность, p, кг/м3	1282	1260	1253	1238

1,2-дихлорэтан (хлористый этилен)

Этилендихлорид имеет относительную плотность паров по воздуху равной p = 3,4. Его температурный коэффициент объёмного расширения в интервале от 0 °С до 30 °C составляет β = 0,00117 °C ⁻¹. Теплота сгорания (пара) Q_сг​ = 1134,6 кДж/кг; теплота плавления Q_пл​ = 88,4 кДж/кг; стандартная энтальпия образования ΔH_обр^∘​ = −129,7 кДж/моль; энтропия вещества в стандартном состоянии S₂₉₈^∘​ = 308,82 Дж/(моль·К; дипольный момент p = 5,7.10−30 Кл·м (1,71 Д). Показатели критического давления составляют р_крит = 5,37 МПа, критической температуры — t_крит = 288 °C и критической плотности — p = 440 кг/м³.

1,2-дихлорэтан — хороший растворитель жиров и масел, по отношению к резинам и пластмассам агрессивен.

1,2-Дихлорэтан имеет высокую растворимость в спирте (метиловом, этиловом), эфире, углеводородах. Обладает низкой растворимостью в воде. Данные о растворимости 1,2-дихлорэтана в воде и воды в 1,2-дихлорэтане при различных температурах представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Растворимость 1,2-дихлорэтана в воде и воды в 1,2-дихлорэтане

Растворимость 1,2-С2H4Cl2 в воде				Растворимость воды в 1,2-С2H4Cl2
Температура, °С	Растворимость, %	Температура, °С	Растворимость, 5	Температура, °С	Растворимость, %	Температура, °С	Растворимость, %
0	0,91	40	0,97	0	0,09	40	0,26
10	0,84	46,5	1,02	10	0,11	50	0,34
20	0,87	56,5	1,13	20	0,16	57	0,35
25	0,86	67,5	1,29	25	0,19	69	0,52
30	0,86	72,5	1,38	30	0,22

1,2-Дихлорэтан образует азеотропные смеси. Азеотропные смеси, образуемые 1,2-дихлорэтаном представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Азеотропные смеси, образуемые 1,2-дихлорэтаном

Второй компонент		Азеотропная смесь
Название	Темпераура кипения, °С	Темпераура кипения, °С	Содержание С2H4Cl2, %
Вода	100	71,6	91,8
Бензол	80,4	80	15
Метиловый спирт (метанол)	64,7	60	65
Трихлорэтилен	87	82	61
Этиловый спирт (этанол)	78	71	63

Химические свойства

1,2-дихлорэтан относится к химически активным веществам и участвует во многих химических реакциях.

Хлорирование

Реагирует с хлором Cl₂ в жидкой или паровой фазе в присутствии инициаторов с образованием 1,1,2-трихлорэтана:

ClCH₂​−CH₂​Cl + Cl₂​ → CH₂​Cl−CHCl₂ ​+ HCl↑.

дихлорэтан + хлор → 1,1,2-трихлорэтан + хлорводород.

При высоких температурах процесс хлорирования возможен в присутствии псевдоожиженного катализатора, при этом образуются перхлорэтилен CCl₂​=CCl₂​ и тетрахлорметан CCl₄​:

ClCH₂​−CH₂​Cl + 3Cl₂​ → CCl₂​=CCl₂​ + 4HCl

ClCH₂​−CH₂​Cl + 5Cl₂​ → 2CCl₄​ + 4HCl.

Дегидрохлорирование

При взаимодействии 1,2-дихлорэтана со спиртовыми или водными растворами щелочей отщепляется хлороводород и образуется винилхлорид CH₂​=CHCl:

ClCH₂​−CH₂​Cl + NaOH → CH₂​=CHCl + NaCl + H₂​O.

При термическом (температура t = 480–500 °C) дегидрохлорировании 1,2-дихлорэтана образуется винилхлорид и хлороводород HCl:

ClCH₂​−CH₂​Cl → CH₂​=CHCl + HCl.

Гидролиз

При взаимодействии с водой в присутствии кислот или щелочей при температуре t = 140–250 °C и давлении до 4 МПа образуется этиленгликоль:

ClCH₂​−CH₂​Cl + 2H₂​O → CH₂​OH−CH₂​OH + 2HCl.

Аммонолиз

При температуре 120 ^∘C 1,2-дихлорэтан взаимодействует с аммиаком NH₃​​ в водных (или спиртовых средах) в присутствии солей аммония, при этом образуя этилендиамин CH₂​NH₂​−CH₂​NH₂ (возможно образование вторичных и третичных аминов, а также получение этиленимина):

ClCH₂​−CH₂​Cl + 4NH₃​​ → CH₂​NH₂​−CH₂​NH₂ + 2NH₄​Cl.

Цианирование

При взаимодействии 1,2-дихлорэтана с цианидом натрия NaCN (спиртовой среда) приводит к образованию сукцинонитрила CH₂​CN−CH₂​CN и хлорида натрия NaCl:

ClCH₂​−CH₂​Cl + 2NaCN → CH₂​CN−CH₂​CN + 2NaCl.

Этерификация

В реакциях с ацетатом натрия CH₃​COONa 1,2-дихлорэтан образует этиленгликольацетат CH₃​OCO−CH₂​OCOCH₃:

ClCH₂​−CH₂​Cl + 2CH₃​COONa → CH₃​OCO−CH₂​OCOCH₃​ + 2NaCl.

Алкилирование

1,2-дихлорэтан реагирует с бензолом C₆​H₆​ и его аналогами (толуолом) в присутствии катализаторов Фриделя – Крафтса (AlCl₃), образуя производные:

ClCH₂​−CH₂​Cl + C₆​H₆​ → C₆​H₅​CH₂​CH₂​C₆​H₅​ + 2HCl.

Гидрирование

Каталитическое (Pd или Ni-катализаторы) взаимодействие с водородом в жидкой или газовой фазе приводит к образованию этана C₂​H₆ или этилена (этена) C₂​H₄​ за счёт процесса дехлорирования:

ClCH₂​−CH₂​Cl + 2H₂​ → C₂​H₆ ​+ 2HCl,

ClCH₂​−CH₂​Cl + H₂ ​→ C₂​H₄​ + 2HCl.

Окисление

При окислении 1,2-дихлорэтана кислородом воздуха образуется монохлоруксусная кислота (выход её небольшой). При нагревании до температуры t = 200–350 °C и при наличии железо- или медьсодержащих (Fe, Cu) катализаторов 1,2-дихлорэтан окисляется с образованием монохлорацетальдегида, хлораля, моно- и диоксид углерода (СО и СО₂ соответственно) в различных соотношениях.

Взаимодействие с SO₃

Химическое взаимодействие олеума SO₃​ и дихлорэтана приводит к образованию 2-хлорэтиленсульфурилхлорида ClCH₂​−CH₂​OSO₂​Cl:

ClCH₂​−CH₂​Cl + SO₃​ → ClCH₂​−CH₂​OSO₂​Cl.

Взаимодействие с Na₂S

Полисульфид натрия Na₂S реагирует с 1,2-дихлорэтаном с образуованием каучукоподобных материалов – полиэтилентетрасульфидов, называемых тиоколами.

Способы получения

Органический синтез

Для получения 1,2-дихлорэтана используют следующие органические синтезы

Реакция хлорирования этилена

• Хлорирование этилена CH₂​=CH₂​ в присутствии катализатора ​(FeCl₃​) ​в газовой или жидкой фазе: CH₂​=CH₂​ + Cl₂ → ClCH₂​−CH₂​Cl.

• Хлорирование этана C₂​H₆ в газовой фазе: C₂​H₆​ + 2Cl₂​ → ClCH₂​−CH₂​Cl + 2HCl.
• Окислительное хлорирование этана или этилена в газовой фазе при участии катализатора на основе хлорида меди (катализатор Дикона): CH₂​=CH₂ + 2HCl + 0,5O₂​ → ClCH₂​−CH₂​Cl + H₂​O.
• Взаимодействие ацетилена CH≡CH с хлороводородом в присутствии диоксида азота или с хлором в присутствии тетрахлорметана в паровой фазе на смешанном катализаторе (AlCl₃-NaCl-FeCl₃): CH≡CH + 2HCl → ClCH₂​−CH₂​Cl .
• При хлорированиии этилхлорида C₂​H₅​Cl хлором или пентахлоридом сурьмы SbCl₅: C₂​H₅​Cl + Cl₂​→ ClCH₂​−CH₂​Cl + HCl.
• Синтез 1,2-дибромэтана BrCH₂​−CH₂​Br и пятихлористой сурьмы SbCl₅: BrCH₂​−CH₂​Br + SbCl5​ → ClCH₂​−CH₂​Cl + SbCl₃​Br₂​.
• Взаимодействием этиленгликоля с дымящей соляной кислотой: OHCH₂​−CH₂​OH + 2HCl → ClCH₂​−CH₂​Cl + H₂​O.
• Синтез диазометана CH₂​N₂​ с хлоридом цинка ZnCl₂​ в растворе эфира с выделением азота N₂ и образованием цинка Zn : 2CH₂​N₂​ + ZnCl₂​ → ClCH₂​−CH₂​Cl + N₂↑ ​+ Zn.

Окислительное хлорирование этилена с участием катализатора Дикона

Промышленные способы получения

В промышленности используют два метода получения 1,2-дихлорэтана, входящими как стадии производства винилхлорида:

1. прямое хлорирование этилена в жидкой фазе в присутствии катализатора хлорида железа(III) FeCl₃;
2. окислительное хлорирование этилена в паровой фазе на катализаторе Дикона (CuCl₂).

Применение

В 1930–1960-х гг. 1,2-дихлорэтан широко использовали как растворитель в лакокрасочной, кожевенной, нефтегазовой, текстильной промышленности и в органическом синтезе. С 1927 года 1,2-дихлорэтан применялся в качестве фумигата в небольших количествах. С развитием химической промышленности 1,2-дихлорэтан заменили растворителями с более низкой токсичностью и лучшей растворяющей способностью. В 1930–1950-х гг. 1,2-дихлорэтан служил как сырьё для разработки химического оружия (синтез иприта).

В настоящее время 1,2-дихлорэтан применяют как полупродукт органического синтеза. Более 90 % полученного 1,2-дихлорэтана используется для получения винилхлорида. 1,2-Дихлорэтан может быть также использован для получения хлорорганических растворителей – три- и перхлорэтилена.

1,2-дихлорэтан применяется в различных областях:

• химическое производство — используют как сырьё в производстве винилхлорида (основа для различных полимерных материалов, например, поливинилхлорида (ПВХ), из которого производят электроизоляцию, окна пластиковые, потолки натяжные, кожезаменитель и линолеум; получают полисульфидные каучуки, этилендиамин, этиленгликоль;
• нефтеперерабатывающая и топливная промышленность — применяют для удаления из нефтепродуктов от парафинов, используют добавку в топливо как антидетонационную присадку;
• сельское хозяйство — используют в качестве инсектицида для обработки зерна и виноградников, почв, зернохранилищ, для борьбы с колорадским жуком и другими вредителями полей, садов и огородов;
• строительство — благодаря свойству растворять пластмассы, каучуки, резину, жиры и масла, воск и смолы, применяется как клей для склеивания пластмассовых деталей, при работе с облицовкой строительных конструкций, с текстилем; для ремонта деталей из оргстекла (полистирола) и удаления с их поверхности сколов и трещин;
• оборонная промышленность — входит в состав отравляющих веществах, спользуемых при температурах ниже 0 °С;
• бытовая химия — как добавку в растворители и пятновыводители для улучшения процессов растворения, используется в качестве клея для оргстекла и входит в состав красок и полиролей;
• лакокрасочная промышленность — используют для растворения (растворитель) красок, как основу жидкостей для снятия лака, полиролей.

Также дихлорэтан применяют в химических лабораториях при проведении органических синтезов, он является ускорителем процесса дистилляции, используется в процессах экстракции некоторых веществ. Обладая свойством растворять жиры, дихлорэтан используется как обезжириватель меха и шерсти.

Уровень опасности и меры предосторожности

Токсичность

В Федеральном регистре потенциально опасных химических и биологических веществ 1,2-дихлорэтан зарегистрирован под номером Регистрационный номер: ВТ-000363. Обладает наркотическим действием, относится ко 2 классу опасности — ДУ (пищевые продукты) При вдыхании вызывает головокружение, головную боль, общую слабость, кашель, жжение в горле, слезотечение, желтушность склер, ощущение горечи во рту, боли в области сердца, тошноту, рвоту, бледность кожных покровов, кожный зуд, нарушение сердечного ритма, расстройство зрения. При попадании в организм через рот приводит к сильному возбуждению и болям в области живота, тошноте, рвоте с примесью желчи и крови, судорогам, коме.

Наиболее поражаемые органы и системы:

• нервная система;
• дыхательная система;
• сердечно-сосудистая система;
• желудочно-кишечный тракт;
• печень;
• почки.

1,2 дихлорэтан легко испаряется, является пожаровзрывоопасным и токсичным химическим веществом. Относится к канцерогенам и мутагенам. Смертельная доза его составляет 20 мл при попадании во внутрь организма человека через рот, воздух или кожу. Предельно допустимая концентрация составляет ПДК_{в воздухе} = 3,0 мг/м³. Для окружающей среды — опасное вещество с периодом полураспада 50 лет. Из-за токсичности дихлорэтан широко применяют только в производственных целях, где максимально используются его полезные свойства.

Так как 1,2-дихлорэтан — высокотоксичное вещество, использовать в быту склеивать посуду для пищевых продуктов им нельзя.

Первая помощь при отравлении

Оказание первой медицинской помощи в различных случаях следующее:

1. Если вещество попало через органы дыхания — пострадавшему рекомендуется свежий воздух, покой, тепло; крепкий чай или кофе; вдыхание кислорода, насыщенного парами воды.
2. В случае остановки дыхания — искусственное дыхание методом «изо рта в рот»" и немедленный вызов медиков с последующей госпитализацией.
3. Если вещество попало с пищей (через рот) — обильное питье воды, активированный уголь, солевое слабительное. Употребление алкоголя, жиров и молока противопоказаны.
4. При попадании на кожу необходимо обильно смыть проточной водой с мылом.
5. При попадании в глаза — обильное промывание в течение 15 минут при широко раскрытом глазе.

В любом случае рекомендуется обратиться за медицинской помощью.

Меры предосторожности

При работе с 1,2-дихлорэтаном должны соблюдаться следующие меры предосторожности:

• осуществление постоянного мониторинга содержания паров в рабочей зоне, с учётом предельно допустимой концентрации паров дихлорэтана в воздухе рабочей зоны ПДК_р.з. = 10 мг/м³;

• места взятия проб должны быть оборудованы местными отсосами;

• помещения должны иметь вентиляцию и противопожарную систему;
• материалы для покрытия потолков и стен не должны сорбировать пары дихлорэтана;

• все работники должны использовать специальную одежду и средства индивидуальной защиты;
• весь производственный персонал должен быть обеспечен полным комплектом средств защиты.

Сбор и утилизация отходов

Все отходы производства дихлорэтана термически обезвреживают или перерабатываются. В случае возникновения пожара, горящий дихлорэтан тушат с помощью распылённой воды или пены. В случае пролива, 1,2-дихлорэтан необходимо незамедлительно собрать, используя песок или древесные опилки, которые сразу же надо вынести из помещения, а залитый участок пола промыть обильно водой.

Литература

• Вольфкович, С.И. Общая химическая технология. — М.: Госхимиздат, 1959. — т. 2. 406 с.
• Мусабеков, Ю.С. История органического синтеза в России. — М.: Изд-во АН СССР, 1958. — 69 с..
• Нейланд, О. Я. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с.

Примечания

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «1,2-Дихлорэтан», расположенная по следующим адресам: — «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/1,2-Дихлорэтан» — «https://znanierussia.ru/articles/1,2-Дихлорэтан» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».