Svojstva diklorometana
Diklorometan (CH2Cl2, CAS 75-09-2), obično skraćeno kao DCM, a naziva se i metilen klorid, bezbojna je, hlapljiva tekućina slatkog mirisa poput kloroforma. Gušći je od vode, s gustoćom od oko 1,33 g/cm³, i ima točku ključanja od približno 40 stupnjeva. DCM je član obitelji kloriranih otapala i jedan je od najmanje toksičnih kloriranih metana, iako se i dalje primjenjuju granice izloženosti na radnom mjestu.
Kada se DCM i voda zajedno promućkaju i ostave da se talože, formiraju se dva različita sloja: organski DCM sloj na dnu i vodeni sloj na vrhu. Samo mala količina DCM-a se otapa u vodi, a jednako mala količina vode se otapa u DCM-u.
Polaritet i dielektrična konstanta
Ključ za razumijevanje ovog ponašanja leži u molekularnoj polarnosti. Voda je jako polarno otapalo s visokom dielektričnom konstantom od oko 80 na 20 stupnjeva. DCM ima dielektričnu konstantu od oko 9,1, što ga svrstava u srednje područje: polarniji je od heksana, ali daleko manje polaran od vode.
U kemiji, praktično pravilo sličnog otapanja sličnih stanja je da se otapala sa sličnim polaritetom mogu miješati, dok otapala s vrlo različitim polaritetima imaju tendenciju razdvajanja. Veliki jaz između dielektričnih konstanti vode i DCM-a znači da molekule vode mnogo jače međusobno djeluju, preko vodikovih veza, nego što to čine s molekulama DCM-a. Ova energetska preferencija razdvaja dvije tekućine u zasebne faze.
Molekularna struktura i dipolni efekti
Iako je svaka veza ugljika-klora u DCM-u polarna, molekula kao cjelina ima samo skroman neto dipolni moment. Tetraedarska geometrija molekule CH2Cl2 djelomično poništava pojedinačne dipole veze, ostavljajući molekulu koja se u svojim interakcijama s drugim vrstama ponaša kao samo slabo polarna.
Još važnije, DCM ne može stvoriti jake vodikove veze s vodom. Atomi vodika u DCM-u vezani su za ugljik, a ne za kisik ili dušik, tako da ne mogu donirati vodikove veze jačine koju voda stvara između vlastitih molekula. Atomi klora mogu djelovati samo kao akceptori slabe -vodikove veze. Kao rezultat toga, energija dobivena miješanjem DCM-a s vodom je mala, a entropijska kazna prekidom mreže vodikovih-veza vode nije kompenzirana.
Kvantitativna topljivost
Na 20 stupnjeva, topljivost DCM-a u vodi je otprilike 1,3 g na 100 mL, a topljivost vode u DCM-u je slično niska. Ove brojke su dovoljno male da se, za većinu praktičnih razloga, DCM i voda smatraju nemiješljivima i odvajaju dekantacijom ili pomoću lijevka za odjeljivanje. Mali stupanj međusobne topljivosti ponekad predstavlja problem pri ekstrakciji, gdje vodeni sloj može zadržati tragove DCM-a koji se mora ukloniti u nizvodnim koracima.
Praktične posljedice u industriji i laboratoriju
Tekuća-tekuća ekstrakcija: DCM je klasično otapalo za ekstrakciju organskih spojeva iz vodenih otopina jer tvori čisti, gusti organski sloj.
Odmašćivanje i čišćenje: slabo miješanje s vodom omogućuje sredstvima za čišćenje na bazi DCM-da uklone ulja i masti, nakon čega se vodena faza može odvojiti i tretirati.
Oporaba otapala: razlika u gustoći i čisto odvajanje faza čine oporabu DCM-a iz procesne vode relativno jednostavnim taloženjem i destilacijom.
Kontrola okoliša: budući da je DCM hlapljivi organski spoj s problemom postojanosti, s tokovima otpada koji sadrže DCM mora se postupati u skladu s propisima o zaštiti okoliša.
Često postavljana pitanja
Zašto se DCM ne miješa s vodom?
DCM i voda imaju vrlo različite polaritete i sposobnosti-vezivanja vodika. Voda tvori snažnu mrežu -vodikovih veza koja isključuje slabo polarne molekule DCM-a, pa se dvije tekućine razdvajaju u različite slojeve.
Je li diklorometan isto što i metilen klorid?
Da. Diklorometan i metilen klorid dva su imena za isti spoj, CH2Cl2, CAS 75-09-2, skraćeno DCM.
Je li DCM polaran ili ne-polaran?
DCM je slabo polarno otapalo s dielektričnom konstantom od oko 9,1. Polarniji je od ugljikovodika kao što je heksan, ali mnogo manje polaran od vode.
Zašto se DCM koristi u ekstrakciji?
DCM se koristi u ekstrakciji jer otapa širok raspon organskih spojeva, ne miješa se s vodom, ima prikladnu gustoću i brzo isparava na niskim temperaturama.
Je li DCM teži od vode?
Da. DCM ima gustoću od oko 1,33 g/cm³, tako da organski sloj tone ispod vodenog sloja kada se ta dva pomiješaju.
Je li DCM opasan za rukovanje?
DCM zahtijeva oprez: to je hlapljivo otapalo s ograničenjima izloženosti na radnom mjestu, može nadražiti kožu i oči i treba ga koristiti uz ventilaciju i odgovarajuću osobnu zaštitnu opremu.
