Dichlormethan

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Strukturformel
Strukturformel von Dichlormethan
Allgemeines
Name Dichlormethan
Andere Namen
  • Methylenchlorid
  • Methylendichlorid
  • R-30
  • DCM
Summenformel CH2Cl2
CAS-Nummer 75-09-2
PubChem 6344
Kurzbeschreibung

farblose Flüssigkeit mit süßlichem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 84,93 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,33 g·cm−3 (20 °C)[1]

Schmelzpunkt

−96,7 °C[1]

Siedepunkt

39,7 °C[2]

Dampfdruck

470 hPa (20 °C)[1]

Löslichkeit

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

Brechungsindex

1,4242 (20 °C)[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP)[4], ggf. erweitert[1]
08 – Gesundheitsgefährdend 07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335​‐​336​‐​351​‐​373
P: 261​‐​281​‐​305+351+338 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [6]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 40
S: 23​‐​24/25​‐​36/37
MAK

Schweiz: 50 ml·m−3 bzw. 180 mg·m−3[7]

Treibhauspotential

8,7 (bezogen auf 100 Jahre)[8]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−124,2 kJ/mol[9]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Dichlormethan (auch Methylenchlorid, DCM) ist eine organische chemische Verbindung aus der Gruppe der Chlorkohlenwasserstoffe mit der Summenformel CH2Cl2. Im Vergleich zur Stammverbindung Methan sind also zwei Wasserstoff- durch Chloratome substituiert.

Darstellung und Gewinnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Großtechnisch wird Dichlormethan in einer radikalischen Substitution durch direkte Reaktion von Methan und Chlor oder Chlormethan bei einer Temperatur bei 400–500 °C hergestellt. Bei dieser Temperatur findet eine schrittweise radikalische Substitution bis hin zu Tetrachlormethan statt:

Methan reagiert mit Chlor unter Bildung von Chlorwasserstoff zu Chlormethan, weiter zu Dichlormethan, Trichlormethan und schließlich Tetrachlormethan.

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

Dichlormethan kann durch Rückflusskochen über Phosphorpentoxid (oder Phosphorpentoxid-haltigen Trocknungsmitteln) und anschließende Destillation getrocknet werden. Die Aufbewahrung von getrocknetem Dichlormethan erfolgt über Molekularsieb 3 Å = 0,3 nm.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlormethan ist eine farblose, nur schwer brennbare Flüssigkeit mit einem Schmelzpunkt von −96,7 °C. Der Siedepunkt bei Normaldruck liegt bei 39,8 °C. Die Verdampfungsenthalpie beträgt 28,82 kJ/mol.[10] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,53691, B = 1327,016 und C = −20,474 im Temperaturbereich von 233 bis 313 K.[11] Es riecht süßlich, ähnlich dem Chloroform. Dichlormethan ist schlecht in Wasser löslich, jedoch nimmt die Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur zu.[12]

Löslichkeiten zwischen Dichlormethan und Wasser[12]
Temperatur °C 0 9,2 17,3 26,8 35,7
Dichlormethan in Wasser in Ma-% 2,03 1,92 1,80 1,72 1,77
Wasser in Dichlormethan in Ma-% 0,082 0,106 0,135 0,186 0,218

Sicherheitstechnische Kenngrößen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlormethan kann entzündliche Dampf-Luft-Gemische bilden. Der Explosionsbereich liegt zwischen 13 Vol.‑% (450 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 22 Vol.‑% (780 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).[13] Die Verbindung lässt sich allerdings nur sehr schwer entzünden. Das zeigt sich in der sehr hohen Mindestzündenergie von 9300 mJ.[14] Es konnte deshalb auch kein Flammpunkt gemessen werden. Die Zündtemperatur beträgt 605 °C.[13] Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T1. Die elektrische Leitfähigkeit ist mit 4,3·10−9 S·m−1 eher gering.[14]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlormethan dient als Abbeizmittel für Lacke, Entfettungsmittel und Extraktionsmittel für Koffein sowie als Lösungsmittel für Harze, Fette, Kunststoffe und Bitumen. Außerdem wird es als Kältemittel in Kühlaggregaten eingesetzt.

Beim Herstellen von Polyurethanschäumen hat es lange Zeit das ungiftige, aber ozonabbauende Kältemittel 1,2-Dichlor-1-fluorethan (R-141) ersetzt. Aufgrund des Substitutionsgebotes werden heutzutage in Europa die meisten Polyurethanhartschäume mit Wasser oder Pentan/Cyclopentan aufgeschäumt.

In der laborchemischen Synthese ist Dichlormethan eines der gängigsten Lösungsmittel bei Reaktionen und Extraktionen und wird oft als Ersatz für das teurere und bereits an Luft und Licht zu Phosgenbildung neigende Chloroform genommen.

Im Modellbau (z. B. Architektur) wird es aufgrund seiner Fähigkeit, Acrylglas transparent und schnell zu verbinden ohne die Finger zu verkleben, häufig als Klebstoff eingesetzt. Aber auch für Polystyrol kommt es im Modellbau zur Anwendung.

In der Industrie wird Dichlormethan ebenfalls häufig dazu verwendet, Kunststoffe zu kleben. Dazu gehören eine Vielzahl thermoplastischer Kunststoffe. Hierbei wird der Kunststoff angelöst und nahtlos "verschweißt". Zum Kleben mit Dichlormethan eignen sich Polystyrol, Acrylglas, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat und Acrylnitril-Butadien-Styrol. Dagegen lassen sich Polypropylen und Polyethylen nicht kleben, weil diese nicht löslich sind.

Dichlormethan wird auch beim sogenannten „Direkten Verfahren“ zur Entkoffeinierung von Kaffee verwendet.

Sicherheitshinweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei Aufnahme von flüssigem Dichlormethan - auch über die Haut - treten Vergiftungserscheinungen wie Kopfschmerzen, Schwindel, Appetitlosigkeit, bis hin zu narkoseähnlichen Zuständen auf. Die Dämpfe sind schwerer als Luft. Bei der Verbrennung von Dichlormethan kann das gasförmige, hochgiftige Phosgen entstehen. Für Dichlormethan besteht der Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. In Wasser gelöst schädigt es Kleinorganismen wie Daphnien.

Beim Umgang mit Dichlormethan sollte Schutzkleidung einschließlich Handschuhen getragen werden. Latex- oder Nitrilhandschuhe sind nicht ausreichend. Stattdessen sollten Handschuhe aus Viton oder PVA verwendet werden. Butylhandschuhe sollten jedoch nur als Spritzschutz eingesetzt werden, da die Durchbruchzeit bei 8 Minuten liegt. Die Lagerung dieser Verbindung sollte in einem Temperaturbereich von 15 bis 25 °C erfolgen. Dichlormethan darf keinesfalls mit metallischem Natrium oder anderen Alkalimetallen in Kontakt kommen, weil dies zu Explosionen führen kann.[1]

Rechtliche Situation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Verwendung von Dichlormethan in Abbeizmitteln wurde durch den Beschluss 455/2009/EG des Europäischen Parlamentes am 6. Mai 2009 für Privatpersonen sowie die gewerbliche Verwendung verboten. Ausgenommen hiervon bleibt die Industrie. Vorausgehend war diesem Schritt die Richtlinie 76/769/EWG, welche durch den Neubeschluss ersetzt, und in Anhang XVII der REACH-Verordnung übernommen wurde. Voraussetzung dieser Richtlinie war in Deutschland die Verabschiedung der TRGS 612 „Ersatzstoffe, Ersatzverfahren und Verwendungsbeschränkungen für dichlormethanhaltige Abbeizmittel“.

Aussagen des Beschlusses 455/2009/EG[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Neuregelung als EU-Recht, welche in allen europäischen Staaten Anwendung findet, sieht folgende Restriktionen vor:

  • Betroffen sind Abbeizer, welche Dichlormethan in einer Menge größer/gleich 0,1 Gewichtsprozent beinhalten.
  • Verbot des erstmaligen Inverkehrbringens an Privatpersonen oder Gewerbe nach dem 6. Dezember 2010.
  • Verbot der Abgabe an Privatpersonen oder Gewerbe nach dem 6. Dezember 2011.
  • Verbot der Verwendung durch das Gewerbe ab dem 6. Juni 2012.

Hiervon ausgenommen sind Gewerbe, welche durch eine Sondergenehmigung weiterhin dichlormethanhaltige Abbeizer einsetzen dürfen. Hierfür sieht der Beschluss vor, dass die einzelnen Mitgliedsstaaten Sonderregelungen treffen dürfen.

Ferner müssen seit dem 6. Dezember 2012 alle dichlormethanhaltigen Abbeizer explizit für die rein industrielle Verwendung gekennzeichnet sein.

Gründe für diesen Beschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mit dem Beschluss zum Verbot dichlormethanhaltiger Abbeizer durch die Europäische Union ist ein großer Schritt in Richtung zu mehr Arbeitssicherheit gemacht worden. Die Gründe hierfür sind vielfältiger Natur:

  • Es gibt keinen wirksamen Atemschutz, der vor der Inhalation von Dichlormethan schützen kann. Ein wirksamer Atemschutz kann nur durch umluftunabhängige Atemschutzgeräte bereitgestellt werden, welche im privaten Bereich überhaupt nicht, im Gewerbe nur in seltenen Fällen anzutreffen sind.
  • Durch den niedrigen Siedepunkt dieser Substanz werden im Bereich des Arbeitsplatzes extrem hohe Konzentrationen dieser Chemikalie freigesetzt. Bei Messungen wurde bei schlechten Bedingungen im Freien eine fünffache, in Räumen sogar eine zehnfache Überschreitung der gesetzlichen Grenzwerte festgestellt.
  • Dichlormethan steht unter Verdacht, erbgutschädigend sowie krebsauslösend zu sein.
  • Seit Beginn des Einsatzes dichlormethanhaltiger Abbeizer kamen nach Angaben der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU) in Europa 30 Menschen ums Leben. Dies rührt vor allem daher, dass Dichlormethan im Körper zu Kohlenmonoxid abgebaut wird. Bei schlechter Belüftung droht daher der Erstickungstod.

Kritik an der neuen Gesetzgebung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Verwendung von Dichlormethan-freien Abbeizern muss der Arbeitsablauf angepasst werden, da diese langsamer wirken. Sie sind aber problematisch auf 2K-Lacken und teilweise auf Kunstharzlacken.[15] Bei den Alternativen muss auf die Art des Lackes geachtet werden, da diese nicht universell wirksam sind. Außerdem enthalten diese zum Teil andere bedenkliche Lösungsmittel wie N-Methyl-2-pyrrolidon.[16]

Verwendung für die Entkoffeinierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oft wird aus Kostengründen Dichlormethan als Extraktionsmittel bei Kaffee verwendet.[17][18] Dies ist laut geltendem Gesetz in Deutschland erlaubt, jedoch dürfen die Rückstände nach der Technische Hilfsstoffe-Verordnung (THV) nicht mehr als 2 mg/kg Kaffee betragen. Die zulässige Grenze im Trinkwasser und bei der Verwendung in Aromastoffen in Lebensmitteln beträgt laut THV 0,2 mg/kg.[19]

Umweltschutz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlormethan ist ein CKW und daher in vielen EU-Mitgliedstaaten für bestimmte Anwendungen komplett verboten und in Deutschland stark eingeschränkt (etwa bei der Verwendung in Textilwaschmitteln und in Reinigungsmitteln).[20] Dies wird unter anderem in der Reach-Verordnung von 2010 geregelt.[21] Umweltaspekte von Dichlormethan und CKWs werden in der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) geregelt.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h Eintrag zu Dichlormethan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 9. Dezember 2007 (JavaScript erforderlich).
  2. Rippen, G.: Handbuch der Umweltchemikalien. ecomed-Verlagsgesellschaft Loseblattsammlung, Stand: 1991; Landsberg/Lech, 1991.
  3. Datenblatt Dichloromethane bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 24. März 2011 (PDF).
  4. Eintrag zu Dichloromethane im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  5. Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung gültig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist daher nur noch auf Gebinden zulässig, welche vor diesen Daten in Verkehr gebracht wurden.
  6. Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 75-09-2 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  7. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  8. P. Forster, P., V. Ramaswamy et al.: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge und New York 2007, S. 213.
  9. 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. 5-19.
  10. Lide, D.R. (Editor-in Chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd edition; Boca Raton (1992).
  11. Ganeff, J.M.; Jungers, J.C.: Tensions de Vapeur du Systeme CH3Cl - CH2Cl2 in Bull. Soc. Chim. Belg. 57 (1948) 82–87, doi:10.1002/bscb.19480570109.
  12. a b R. M. Stephenson: Mutual Solubilities: Water-Ketones, Water-Ethers, and Water-Gasoline-Alcohols in J. Chem. Eng. Data 37 (1992) 80–95, doi:10.1021/je00005a024.
  13. a b E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  14. a b Technische Regel für Betriebssicherheit – TRBS 2153, BG RCI Merkblatt T033 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Stand April 2009, Jedermann-Verlag Heidelberg.
  15. Fachwissen: Geht es auch ohne Dichlormethan? APPLICA 5/2013, abgerufen am 14. Mai 2014.
  16. Stiftung Warentest: Farbentfernung - Ohne Gift gehts kaum, abgerufen am 14. Mai 2014.
  17. Stefanie Schramm: Entkoffeinierung: Strauch ohne Stimulanz. In: zeit.de. 29. Mai 2012, abgerufen am 8. Dezember 2014.
  18. mpg.de: Kaffee auf Entzug vom 12. August 2014, abgerufen am 8. Dezember 2014.
  19. Verordnung über die Verwendung von Extraktionslösungsmitteln und anderen technischen Hilfsstoffen bei der Herstellung von Lebensmitteln (Technische Hilfsstoff-Verordnung - THV) vom 8. November 1991.
  20. Informationszentrum für betrieblichen Umweltschutz Baden-Württemberg: Chlorierte Kohlenwasserstoffe, abgerufen am 8. Dezember 2014.
  21. Verordnung (EU) Nr. 260/2014 (PDF) der Kommission vom 24. Januar 2014 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 440/2008 zur Festlegung von Prüfmethoden gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) zwecks Anpassung an den technischen Fortschritt.