Vinylchlorid

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Strukturformel
Struktur von Vinylchlorid
Allgemeines
Name Vinylchlorid
Andere Namen
  • Chlorethen
  • Chlorethylen (veraltet)
  • Monochlorethen („überbestimmt“)
  • Monochlorethylen (veraltet)
  • R-1140
  • Frigen 1140 (Kühlmittelindustrie)
Summenformel C2H3Cl
CAS-Nummer 75-01-4
PubChem 6338
Kurzbeschreibung

farb- und geruchsloses Gas[1]

Eigenschaften
Molare Masse 62,5 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

2,86 kg·m−3 (0 °C und 1,013 bar)[1]

Schmelzpunkt

−153,7 °C[1]

Siedepunkt

−13,4 °C[1]

Dampfdruck

0,33 MPa (20 °C)[1]

Löslichkeit
Dipolmoment

1,45 D[3] (4,8 · 10−30 C · m)

Brechungsindex

1,3700 (20 °C)[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [5]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 04 – Gasflasche 08 – Gesundheitsgefährdend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220​‐​350
P: 201​‐​210​‐​308+313​‐​410+403 [6]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [7] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [8]
Giftig Hochentzündlich
Giftig Hoch-
entzündlich
(T) (F+)
R- und S-Sätze R: 45​‐​12
S: 53​‐​45
MAK

Schweiz: 2 ml·m−3 bzw. 5,2 mg·m−3[9]

Toxikologische Daten

500 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[6]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

37,2 kJ/mol[10]

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

Vinylchlorid (Chlorethen, auch Monochlorethen oder – eigentlich veraltet – Monochlorethylen), abgekürzt VC, ist ein farbloses, brennbares, narkotisierendes Gas mit in hoher Konzentration leicht süßlichem, chlor­artigem Geruch.[1] Es ist die Grundsubstanz zur Herstellung von Polyvinylchlorid (PVC). Vinylchlorid wurde von Henri Victor Regnault entdeckt.

Synthese[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Herstellung von Vinylchlorid wird in einem ersten Schritt aus Ethen und Chlor durch so genannte „Direktchlorierung“ 1,2-Dichlorethan erzeugt.[11]

Ethene + dichlorine to 1,2-dichloroethane.svg ΔH = −180 kJ/mol

Weit verbreitet ist auch die Darstellung mittels Oxychlorierung von Ethen mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff.[11]

Ethene + hydrogen chloride + dioxygen to 1,2-dichloroethane.svg ΔH = −239 kJ/mol

In einem nachgeschalteten Schritt wird das 1,2-Dichlorethan unter Abspaltung von Chlorwasserstoff zu Vinylchlorid umgesetzt.[11][12]

1,2-dichloroethane to chloroethene + hydrogen chloride.svg ΔH = +71 kJ/mol

Eine weitere Möglichkeit ist die Addition von Chlorwasserstoff an Ethin.[11][13]

Ethyne + hydrogen chloride to chloroethene.svg ΔH = −99 kJ/mol

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vinylchlorid ist leicht entflammbar (Zündtemperatur 435 °C). Bei einem Volumenanteil von 3,8 bis 31 Prozent in Luft ist es explosiv. Vinylchlorid kondensiert bei −13,9 °C und erstarrt bei −154 °C.

Vinylchlorid polymerisiert bei Einwirkung von Licht, Luft und Wärme zu Polyvinylchlorid. Beim Verbrennen von Vinylchlorid entstehen Chlorwasserstoff und Spuren von Phosgen. Vinylchlorid löst sich fast unbegrenzt in organischen Lösungsmitteln, aber nur wenig in Wasser. Die Polymerisationswärme beträgt −71 kJ·mol−1 bzw. −1135 kJ·kg−1.[14]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Hauptverwendungszweck von Vinylchlorid ist die Herstellung von Polyvinylchlorid (2004 rund 38 Millionen Tonnen).[15] Dies geschieht mittels radikalischer Polymerisation. Früher wurde Vinylchlorid auch unter diversen Namen als Kühlmittel verwendet.[16]

Umwelt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In ihren Air Quality Guidelines for Europe[17] geht die WHO davon aus, dass die in westeuropäischen Ländern generell vorhandene, durchschnittliche Luftkonzentration zwischen 0,1 und 0,5 μg/m3 liegt. In der Nachbarschaft von Vinylchlorid- und Polyvinylchlorid-Anlagen können die 24-Stunden-Konzentrationen 100 μg/m3 überschreiten. In Entfernungen von über einem Kilometer zur Anlage liegen sie üblicherweise unter 10 μg/m3. VC zersetzt sich an der Luft und hat eine Halbwertszeit von 20 Stunden. Die WHO geht davon aus, dass bei einer lebenslangen Exposition mit 1 μg/m3 das Krebsrisiko bei 1 zu 1 Million liegt.

Sicherheitshinweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vinylchlorid wurde lange Zeit lediglich als betäubend und augenreizend eingestuft. Die toxischen Eigenschaften für den Menschen wurden erstmals in den 1960er Jahren erkannt. Erst Anfang der 1970er Jahre wurde das klinische Bild der Vinylchlorid-Krankheit erkannt. Leber, Speiseröhre, und Milz sowie die Durchblutung der Hand, die Handknochen und die Haut sind hiervon betroffen.

Exposition mit Vinylchlorid ist ätiopathologisch als Ursache der idiopathischen Akroosteolyse (Black-Nail-Syndrom) und des Raynaud-Syndroms beschrieben worden.

Des Weiteren wurde es als krebserzeugend eingestuft und kann beispielsweise Hämangioendothelsarkome der Leber verursachen.[18]

Die Grenzwerte für die maximale Vinylchlorid-Konzentration am Arbeitsplatz wurden laufend herabgesetzt: 1966 betrug der MAK-Wert 500 ppm, 1971 100 ppm und 1974 50 ppm. Wegen der inzwischen erwiesenen Karzinogenität kann heute kein MAK-Grenzwert festgelegt werden.

Bei der Handhabung sind als Schutzmaßnahmen Atemschutz und Vollschutz notwendig. Die Lagerung erfolgt in Druckdosen und -zylindern.

Abbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Thiodiglycolsäure kann als Metabolit von Vinylchlorid im Urin nachgewiesen werden.

Weitere Angaben[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der verbindliche Arbeitsplatzgrenzwert für Vinylchlorid in der Europäischen Union ist 3 ppm bzw. 7,77 mg·m−3 (2004/37/EG).[1][19] Ein Arbeitsplatzgrenzwert nach TRGS 900 ist momentan in Deutschland für Vinylchlorid nicht festgelegt. Vinylchlorid befindet sich aber auf der Bearbeitungsliste des Ausschusses für Gefahrstoffe (Stand September 2014) mit dem Ziel einen Arbeitsplatzgrenzwert für die Aufnahme in die TRGS 900 vorzuschlagen oder eine Exposition-Risiko-Beziehung (ERB) nach TRGS 910 abzuleiten.[20] Vinylchlorid ist als krebserzeugend der Kategorie K1 (Stoffe, die beim Menschen bekanntermaßen krebserzeugend wirken) eingestuft.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h Eintrag zu Vinylchlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. Juni 2015 (JavaScript erforderlich).
  2. Eintrag zu Vinylchlorid. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Oktober 2014.
  3. 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.
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-100.
  5. Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 75-01-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  6. a b Datenblatt Vinyl chloride bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 25. April 2011 (PDF).
  7. 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.
  8. Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 75-01-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  9. SUVA: Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  10. 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. 5-21.
  11. a b c d Hans-Jürgen Arpe: Industrielle Organische Chemie. 6. Aufl. Wiley-VCH, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-31540-6, S. 237–245.
  12. Joachim Buddrus: Grundlagen der Organischen Chemie. Walter de Gruyter Verlag, Berlin, 4. Auflage, 2011, ISBN 978-3-11-024894-4, S. 252.
  13. Bertram Philipp, Peter Stevens: Grundzüge der Industriellen Chemie. VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987, ISBN 3-527-25991-0, S. 241–242.
  14. Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie, Merkblatt R 008 Polyreaktionen und polymerisationsfähige Systeme, Ausgabe 05/2015, ISBN 978-3-86825-069-5.
  15. Vortrag mit Produktionszahlen verschiedener Kunststoffe (PDF; 3,3 MB)
  16. Eintrag zu Vinylchlorid in der ChemSpider-Datenbank der Royal Society of Chemistry, abgerufen am 22. Januar 2014.
  17. Air Quality Guidelines for Europe (PDF; 1,1 MB), 2nd Ed, 2000
  18. W. Hiddemann: Medizin im Brennpunkt. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-59730-5, S. 479 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  19. Verbindliche Arbeitsplatzgrenzwerte der EU-Kommission Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, abgerufen 29. Juni 2015.
  20. Bearbeitungsliste des AGS BAuA, abgerufen 29. Juni 2015, (PDF).