A diklór-metán tulajdonságai
A diklór-metán (CH2Cl2, CAS 75-09-2), amelyet általában DCM-nek neveznek, és metilén-kloridnak is nevezik, színtelen, illékony folyadék, édes, kloroformszerű szaggal. Sűrűbb, mint a víz, sűrűsége körülbelül 1,33 g/cm³, forráspontja körülbelül 40 fok. A DCM a klórozott oldószerek családjába tartozik, és a legkevésbé mérgező klórozott metánok közé tartozik, bár a foglalkozási expozíciós határértékek továbbra is érvényesek.
Amikor a DCM-et és a vizet összerázzuk, és hagyjuk leülepedni, két különálló réteg képződik: a szerves DCM réteg alul és a vizes réteg felül. Csak kis mennyiségű DCM oldódik vízben, és ugyanilyen kis mennyiségű víz oldódik DCM-ben.
Polaritás és a dielektromos állandó
Ennek a viselkedésnek a megértéséhez a kulcs a molekuláris polaritásban rejlik. A víz egy erősen poláris oldószer, amelynek dielektromos állandója 20 fokon körülbelül 80. A DCM dielektromos állandója körülbelül 9,1, ami egy közepes tartományba helyezi: polárisabb, mint a hexán, de sokkal kevésbé poláris, mint a víz.
A kémiában az a gyakorlati szabály, hogy a hasonló feloldja a hasonló állapotokat, hogy a hasonló polaritású oldószerek hajlamosak elegyedni, míg a nagyon eltérő polaritású oldószerek hajlamosak elválni. A víz és a DCM dielektromos állandói közötti nagy különbség azt jelenti, hogy a vízmolekulák sokkal erősebben lépnek kölcsönhatásba egymással hidrogénkötéseken keresztül, mint a DCM-molekulákkal. Ez az energetikai preferencia a két folyadékot külön fázisokra hajtja szét.
Molekuláris szerkezet és dipólushatások
Bár a DCM-ben minden szén-{0}}klór-kötés poláris, a molekula egészének csak szerény nettó dipólusmomentuma van. A CH2Cl2 molekula tetraéderes geometriája részben megszünteti az egyes kötésdipólusokat, így egy olyan molekula marad, amely más fajokkal való kölcsönhatásban csak gyengén polárisan viselkedik.
Ennél is fontosabb, hogy a DCM nem tud erős hidrogénkötést kialakítani vízzel. A DCM-ben lévő hidrogénatomok szénhez kapcsolódnak, nem oxigénhez vagy nitrogénhez, így nem tudnak olyan erősségű hidrogénkötéseket adni, mint a víz a saját molekulái között. A klóratomok csak gyenge hidrogén--kötés-akceptorként működhetnek. Ennek eredményeként a DCM vízzel való összekeverésével nyert energia kicsi, és a víz hidrogén--kötéshálózatának megszakításával járó entrópiabüntetés nem kompenzálódik.
Kvantitatív oldhatóság
20 °C-on a DCM vízben való oldhatósága nagyjából 1,3 g/100 ml, és a víz oldhatósága DCM-ben hasonlóan alacsony. Ezek a számok elég kicsik ahhoz, hogy a legtöbb gyakorlati célra a DCM és a víz nem elegyedőnek minősüljön, és dekantálással vagy választótölcsérrel választják el őket. A kölcsönös oldhatóság csekély foka néha aggodalomra ad okot az extrakciós munkák során, ahol a vizes réteg nyomokban visszatarthat DCM-ből, amelyet a későbbi lépésekben el kell távolítani.
Gyakorlati következmények az iparban és a laboratóriumban
Folyadék-kivonás: a DCM egy klasszikus oldószer a szerves vegyületek vizes oldatokból történő extrahálására, mivel tiszta, sűrű szerves réteget képez.
Zsírtalanítás és tisztítás: a vízzel való rossz keverhetőség lehetővé teszi, hogy a DCM{0}}alapú tisztítószerek eltávolítsák az olajokat és zsírokat, ami után a vizes fázis elválasztható és kezelhető.
Oldószer-visszanyerés: a sűrűségkülönbség és a tiszta fázisszétválasztás viszonylag egyszerűvé teszi a DCM kinyerését a technológiai vízből ülepítéssel és desztillációval.
Környezetvédelem: mivel a DCM egy illékony szerves vegyület, amely a perzisztencia miatt aggályos, a DCM-et tartalmazó hulladékáramokat a környezetvédelmi előírásoknak megfelelően kell kezelni.
Gyakran Ismételt Kérdések
Miért nem keveredik a DCM vízzel?
A DCM és a víz polaritása és hidrogén{0}}kötési képessége nagyon eltérő. A víz erős hidrogén-kötéshálózatot képez, amely kizárja a gyengén poláris DCM-molekulákat, így a két folyadék külön rétegekre válik szét.
A diklór-metán ugyanaz, mint a metilén-klorid?
Igen. A diklór-metán és a metilén-klorid ugyanannak a vegyületnek a két neve, CH2Cl2, CAS 75-09-2, rövidítve DCM.
A DCM poláris vagy nem-poláris?
A DCM egy gyengén poláris oldószer, amelynek dielektromos állandója körülbelül 9,1. Polárisabb, mint a szénhidrogének, például a hexán, de sokkal kevésbé poláris, mint a víz.
Miért használnak DCM-et az extrakcióhoz?
A DCM-et extrakcióban használják, mert sokféle szerves vegyületet felold, vízzel nem elegyedik, megfelelő sűrűségű, és alacsony hőmérsékleten gyorsan elpárolog.
A DCM nehezebb a víznél?
Igen. A DCM sűrűsége körülbelül 1,33 g/cm3, így a szerves réteg a vizes réteg alá süllyed, ha a kettőt összekeverjük.
Veszélyes a DCM kezelése?
A DCM gondoskodást igényel: illékony oldószer, foglalkozási expozíciós határértékekkel, irritálhatja a bőrt és a szemet, ezért szellőztetéssel és megfelelő egyéni védőfelszereléssel kell használni.
