Chlormethan

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Strukturformel
Keilstrichformel von Chlormethan
Keilstrichformel zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name Chlormethan
Andere Namen
  • Methylchlorid
  • Monochlormethan
  • R-40
Summenformel CH3Cl
Kurzbeschreibung

farbloses, etherisch riechendes Gas[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 74-87-3
EG-Nummer 200-817-4
ECHA-InfoCard 100.000.744
PubChem 6327
Wikidata Q422709
Eigenschaften
Molare Masse 50,49 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte
  • 2,3065 g·l−1 (0 °C, 1013 mbar)[1]
  • 1,003 kg·l−1 (am Siedepunkt)[1]
  • 2,151 kg·m−3 (15 °C)[1]
Schmelzpunkt

−97,4 °C[1]

Siedepunkt

−23,8 °C[1]

Dampfdruck
  • 490 kPa (20 °C)[1]
  • 660 kPa (30 °C)[1]
  • 1090 kPa (50 °C)[1]
Löslichkeit

schlecht in Wasser (5 g·l−1 bei 20 °C)[1]

Dipolmoment

1,892 D[2] (6,31 · 10−30 C · m)

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[1]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 04 – Gasflasche 08 – Gesundheitsgefährdend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220​‐​280​‐​351​‐​361​‐​373
P: 202​‐​210​‐​260​‐​281​‐​314​‐​377​‐​235+410​‐​403 [1]
MAK
  • DFG: 50 ml·m−3 bzw. 100 mg·m−3[1]
  • Schweiz: 50 ml·m−3 bzw. 105 mg·m−3[4]
Treibhauspotential

15 (bezogen auf 100 Jahre)[5]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−81,9 kJ/mol[6]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Methylchlorid oder Chlormethan ist ein farbloses, schwach süßlich riechendes, gesundheitsschädliches und leicht brennbares Gas.

Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Methylchlorid ist die häufigste chlorhaltige Verbindung in der Atmosphäre. Neben den industriellen Quellen tragen natürliche Emissionen aus immergrünen Bäumen, aber auch aus anderen Pflanzen wie Kartoffeln, zu erheblichen Mengen bei.[7]

Gewinnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlormethan kann durch Erhitzen von Chlor und Methan auf 400–500 °C erzeugt werden. Bei dieser Temperatur findet eine schrittweise radikalische Substitution bis hin zu Tetrachlormethan statt. Alle Reaktionsschritte verlaufen exotherm.[8]

mit ΔRH = −103,5 kJ·mol−1
mit ΔRH = −102,5 kJ·mol−1
mit ΔRH = −99,2 kJ·mol−1
mit ΔRH = −94,8 kJ·mol−1
Methan reagiert mit Chlor unter Bildung von Chlorwasserstoff zunächst zu Chlormethan, und weiter zu Dichlormethan, Trichlormethan (Chloroform) und schließlich Tetrachlormethan.

Das Ergebnis des Prozesses ist eine Mischung der vier Chlormethane, welche durch Destillation getrennt werden können.

Ein zweites technisches Verfahren ist die Methanolhydrochlorierung, d. h. Methanol wird mit Chlorwasserstoff zu Chlormethan umgesetzt. Die Reaktion findet katalysiert in der Gas- oder Flüssigphase statt. Die Umsetzung verläuft schwach exotherm.[9]

mit ΔRH = −33 kJ·mol−1

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlormethan ist ein farbloses Gas. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in kPa, T in K) mit A = 6,9, B = 1449 und C = 48 im Temperaturbereich von 308 bis 373 K.[10] Die kritische Temperatur beträgt 143 °C, der kritische Druck 66,7 bar und die kritische Dichte 0,353 g·cm−3.[10] Die Mischbarkeit mit Wasser ist begrenzt. Mit steigender Temperatur sinkt die Löslichkeit von Chlormethan in Wasser.[9]

Löslichkeit von Chlormethan in Wasser[9]
Temperatur °C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Chlormethan in Wasser in Ma-% 3,42 3,19 3,01 2,88 2,79 2,72 2,68 2,66 2,67 2,69 2,73

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlormethan bildet mit Wasser ein schneeartiges festes Gashydrat mit der Zusammensetzung CH3Cl·6H2O, welches schon bei 7,5 °C und Normaldruck zu seinen Komponenten zerfällt. Bei Raumtemperatur erfolgt in Wasser eine langsame Hydrolyse, die in Gegenwart von Basen wesentlich beschleunigt wird. Mineralsäuren ergeben keinen Einfluss auf die Hydrolysegeschwindigkeit. Mit Alkali- oder Erdalkalimetallen wie auch Zink und Aluminium werden entsprechende metallorganische Verbindungen gebildet.[8]

Die Umsetzung mit einem Natrium-Blei-Amalgam führt zur Bildung von Tetramethylblei.[8]

Die als Müller-Rochow-Synthese bekannte Reaktion mit Silizium ergibt die Methylchlorsilane. Als Methylierungsreagenz werden mit Ammoniak und Aminen die entsprechenden Methylamine gebildet. Analog führt die Reaktion mit Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen zu den entsprechenden Methylethern, wie z.B die Herstellung von Methylcellulose aus Cellulose.[8]

Sicherheitstechnische Kenngrößen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Verbindung bildet leicht entzündliche Gas-Luft-Gemische. Der Explosionsbereich liegt zwischen 7,6 Vol.‑% (160 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 19 Vol.‑% (410 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).[10] Die Grenzspaltweite wurde mit 1 mm (50 °C) bestimmt.[10] Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA.[10] Die Zündtemperatur beträgt 625 °C.[10] Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T1.

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlormethan wird als Methylierungsmittel in der organischen Chemie, als Polymerisationsmedium für Butylkautschuk (verflüssigt bei ca. −90 °C), zur Veretherung von Alkoholen und Phenolen sowie bei der Silikonherstellung eingesetzt. Seine hohe Verdampfungswärme ermöglicht auch einen Einsatz als Kältemittel. Früher wurde es zur Narkose, aber auch als lokales Kälteanästhetikum verwendet.

Toxizität und Risikobewertung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das betäubende Gas löst Störungen des Zentralnervensystems aus und schädigt Leber, Niere und Herz. Methylchlorid gilt als Stoff mit begründetem Verdacht auf krebserzeugendes Potential und der Fruchtschädigung.

Chlormethan wurde 2012 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Chlormethan waren die Besorgnisse bezüglich der Einstufung als CMR-Substanz, hohes Risikoverhältnis (Risk Characterisation Ratio, RCR) sowie als potentieller endokriner Disruptor. Die Neubewertung fand ab 2012 statt und wurde von Italien durchgeführt. Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht.[11][12]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: Chlormethan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i j k l m Eintrag zu Chlormethan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 31. Juli 2020 (JavaScript erforderlich).
  2. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Permittivity (Dielectric Constant) of Gases, S. 6-188.
  3. Eintrag zu Chloromethane im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  4. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 74-87-3 bzw. Chlormethan), abgerufen am 14. Mai 2020.
  5. G. Myhre, D. Shindell et al.: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Working Group I contribution to the IPCC Fifth Assessment Report. Hrsg.: Intergovernmental Panel on Climate Change. 2013, Chapter 8: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing, S. 24–39; Table 8.SM.16 (PDF).
  6. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-20.
  7. Gordon W. Gribble: Umweltgifte vom Gabentisch der Natur. In: Spektrum der Wissenschaft Juni 2005, S. 38ff; PDF
  8. a b c d M. Rossberg, W. Lendle, G. Pfleiderer, A. Tögel, T.R. Torkelson, K.K. Beutel: Chlormethanes, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012; doi:10.1002/14356007.a06_233.pub3.
  9. a b c André Ohligschläger, Katharina Menzel, Antoon Ten Kate, Javier Ruiz Martinez, Christoph Frömbgen: Chloromethanes. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2019, ISBN 978-3-527-30673-2, S. 1–31, doi:10.1002/14356007.a06_233.pub4 (wiley.com [abgerufen am 30. Juli 2020]).
  10. a b c d e f E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  11. Europäische Chemikalienagentur (ECHA): Substance Evaluation Conclusion and Evaluation Report.
  12. Community rolling action plan (CoRAP) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA): Chloromethane, abgerufen am 26. März 2019.