氯仿的用途

概述

氯仿，或称三氯甲烷（通常缩写为TCM），是一种分子式为CHCl₃的有机化合物，作为一种常见的溶剂而广为人知。 它是一种多卤代化合物，在工业和农业中很有用。它呈无色液体状，会迅速蒸发成气体，其中90%的排放是自然产生的。它也由多种海藻和真菌产生，这些海藻和真菌被认为能在土壤中提供氯仿，从而自然地提供氯仿。在氯仿分子中，一个甲烷分子中的三个氢原子被三个氯原子取代，留下一个氢原子。

氯仿的分子表示

它具有低沸点等特性，并且全球变暖潜能值低。它不易燃，但其蒸气可能会燃烧并发出绿色的火焰。氯仿在光照下会缓慢地被空气氧化成一种剧毒气体——光气，也称为羰基氯。因此，它被储存在完全装满的、深色的密闭瓶子中，以隔绝空气。它是一种透明的液体，具有微甜的味道和类似醚的气味。

它是一种天然存在的化合物，但环境中大部分氯仿是人为制造的。它可溶于水和有机溶剂，如酒精和醚。如今，美国几乎所有的氯仿都用于制造其他化学品。但它也向其他国家销售或交易一部分。印度就是其中一个国家。由于氯仿不容易吸附在土壤上，它可以穿过土壤向下渗透到地下水层。氯仿的以下特性因其多种应用而被商业化利用：

• 氯仿与丙酮的反应具有爆炸性。
• 它在接触空气、热表面、火焰或火时会分解，产生含有氯化氢、光气和氯的刺激性和有毒烟雾。
• 氯仿与NaOH等碱反应，生成乙酸钠和水。
  CHCl₃ + 4NaOH → HCOONa + 3NaCl + 2H₂O
• 在人体中，它直接影响中枢神经系统，因此在医学领域得到了应用。

氯仿的各种应用领域

氯仿在许多行业都有应用。它会从纸浆和造纸厂、危险废物填埋场、氯化水和某些垃圾填埋场中释放出来，从而进入环境。它也存在于污水处理厂的废水中，以及为杀死细菌而添加氯的饮用水中。当氯添加到水中时，会产生少量氯仿作为不需要的副产品。

氯仿用于一些制冷剂、溶剂和化学品制造。在全球范围内，氯仿也用于农药制剂、清洁剂、谷物熏蒸剂和灭火器。

下面将详细讨论氯仿的一些常见用途

1. 溶剂

在实验室中，氯仿既用作溶剂，也用作化学试剂。它被用作工业溶剂，用于提取和纯化某些抗生素、生物碱、维生素和风味剂。过去，它曾被用作可以溶解脂肪、油脂、油和其他物品的提取化合物；也用作洗衣污渍的清洁剂。它用作有机化学、摄影以及染料、药物和农药生产中的溶剂。因此，氯仿是一种非常好的溶剂。它与碳原子相连的氢原子参与氢键，使其成为许多材料的良好溶剂。它通常用作脂类、橡胶、生物碱、蜡、古塔胶和树脂的溶剂，并且也常用于核磁共振（NMR）光谱分析。

2. 制冷剂

氯仿具有良好的制冷性能，它曾被用作制造氟利昂的前体。这是通过将其与氢氟酸溶液反应来实现的，该反应会使CHCl₃分子氟化，并释放出氯化氢作为副产物，这个化学反应称为Swarts反应。这些氟利昂通常用于喷雾推进剂、制冷和空调。据发现，世界上生产的三氯甲烷绝大部分用于生产氟利昂，也称为二氟一氯甲烷。

3. 路易斯酸

在CCl4和烷烃等溶剂中，氯仿可以与多种路易斯碱形成氢键。因此，它被归类为硬酸。

4. 试剂

作为试剂，氯仿用于许多反应，如相转移催化、Kharasch加成反应和Reimer-Teimann反应。氯仿与氢氧化钠水溶液反应生成二氯甲烷CCl2。因此，它可用作CCl2的有用来源，CCl2是在相转移催化过程中形成的中间化合物。在Reimer-Tiemann反应中，氯仿用于对活化化合物（如酚）进行邻位甲酰化，从而在反应过程中生成芳基醛。在Kharasch加成反应中，氯仿形成(?CHCl2)自由基，该自由基可在实验室中用于进一步反应以获得所需产物。

5. 麻醉剂

麻醉被认为是为医疗或兽医目的而引起的，可控的、暂时的感觉丧失或意识丧失。氯仿的麻醉特性最早于1842年被描述。在此后的许多年里，氯仿一直被用作手术中的麻醉剂，通过加入30%的乙醚。例如，在牙科根管治疗过程中使用。

它如何对人类起麻醉作用？

氯仿通过干扰细胞间蛋白质合成的功能，有效地使人失去知觉。医生会将一块布口罩放在患者的鼻子和嘴上，用钢丝架固定，并不断地滴上氯仿（或乙醚）。氯仿在手术中被用作麻醉剂多年，直到其对肝脏和肾脏的有害影响被认识到。

警告

在使用氯仿的麻醉作用时必须极其小心。这是因为如果用于麻醉的氯仿含量相对较高，它可能会引起麻醉，并伴随呼吸频率的变化，从而可能导致一些心脏方面的影响，引起心律不齐。有时，在这种情况下还会出现恶心和呕吐等胃肠道反应。这最终会对肝脏和肾脏产生影响。接触非常高浓度的氯仿可能导致死亡。口服致死剂量可能低至10毫升，死亡原因可能是呼吸或心脏骤停。

氯仿似乎仍可用于某些牙科牙髓（充填根管）手术过程中的局部麻醉和溶剂。

6. 食品包装

它还可用作食品包装材料粘合剂的间接食品添加剂，并用作制造食品接触材料（如容器和包装纸）的原材料。

7. 塑料制造

氯仿成功用于塑料（特别是氯乙烯）的生产以及其他塑料聚合物的制造。

8. FTIR 分析

FTIR 代表“傅里叶变换红外光谱”，它是最常见的红外光谱形式。纯氯仿的光谱被用作参考或背景，将纯胆固醇粉末或从乳制品中提取的胆固醇溶解在氯仿中，并在许多地方用于FTIR分析。

9. 农药生产

氯仿用作杀虫剂和农药的中间体，这些在农业领域非常有用。

10. 胶片生产

氯仿用于生产聚醋酸乙烯酯薄膜，这些PVA薄膜具有最稳定的机械性能，因为它们在长时间内不会因暴露于温度而改变性能。因此，氯仿被推荐用于铸造聚醋酸乙烯酯薄膜，并因此成功用作胶片生产的原材料。

11. 熏蒸剂

氯仿熏蒸提取法（CFE）是一种用于测定样品中微生物生物量的方法，通过了解其中碳和氮的含量，分别计算为微生物生物量碳（MBC）或微生物生物量氮（MBN）。这种增加是由氯仿熏蒸基本过程中微生物的破坏引起的。为了启动此过程，将湿土暴露在无乙醇的氯仿中24小时，以杀死当地微生物。

12. 干洗去污剂

干洗是指不使用水，仅使用少量有机非极性溶剂来清洁衣物。用于干洗的溶剂应易于蒸发，而无需加热即可干燥。氯仿是一种挥发性化合物，因此符合这一特性，但它是否可用于清洁？答案在这里，在氯仿或四氯化碳中，每个氯原子都有两个非键合电子，使得净偶极子电荷为零，因此氯仿是一种非极性化合物。最重要的是要了解，根据溶解度定律，“相似相溶”，即极性溶剂溶解极性物质，非极性溶剂溶解非极性物质。污垢和油脂也属于非极性物质，因此，氯仿作为非极性溶剂，通过与粘性污垢物质形成键合来帮助去除污垢，使污垢脱离衣物表面并随氯仿一起蒸发。因此，氯仿是一种非常适合的干洗溶剂。

13. DNA 提取

酚-氯仿提取法是一种用于从其他细胞物质中分离核酸的命名提取方法。在该方法中，将苯酚、氯仿和异戊醇的混合物添加到给定的组织样本中。该混合物作用于样品，很容易将脂质和碎屑分配到有机相中，使DNA保留在水相中。因此，在这种方式下，氯仿有助于核酸的分离。

使用氯仿的局限性

吸入或吞食氯仿可能会有毒。如果一个人长时间吸入氯仿或意外摄入氯仿，其身体器官可能会受到严重损害。它可能损害人的肝脏、肾脏、眼睛、皮肤和中枢神经系统。液体氯仿接触皮肤可能引起皮疹或灼热感。皮炎是一种皮肤疾病，在皮肤长时间接触氯仿的情况下会发生。

有时氯仿的蒸气甚至一滴氯仿都可能引起眼睛灼热感。氯仿的致癌性（致癌性）仍然是可能的，但它是一种已证实的致畸化合物（在怀孕期间导致胎儿畸形的化合物）。

现在很清楚，处理氯仿的工厂工人面临着很高的损害风险，因为他们一直处于暴露于氯仿的环境中。造成的损害程度取决于剂量、持续时间和他们在这些工厂中所做的工作。面临暴露于氯仿风险的工人的一些例子包括：

• 参与造纸或回收行业的工人
• 接触某些空调制冷剂的服务员工
• 在卫生填埋场工作的设备操作员
• 在水处理厂工作的工人

在这些工厂和工作场所，氯仿的暴露主要通过呼吸或皮肤接触发生。如前所述，暴露于氯仿蒸气会刺激眼睛、鼻子和喉咙。即使是较低浓度的氯仿也会导致头晕、疲劳、头轻、恶心、意识模糊和头痛。

国际癌症研究机构（IARC）发现氯仿可能对人类致癌。因此，氯仿正逐渐被毒性较低的溶剂所取代，并且可能不再用于其中一些应用。其在手术中作为吸入麻醉剂的使用已基本停止。

结论

氯仿是一种无色化合物，具有宜人、无刺激性的气味和微甜的味道。环境中发现的大部分氯仿来自工业。只有在达到非常高的温度时它才会燃烧。氯仿是最早用于手术的吸入麻醉剂之一，但如今已不再用于麻醉，它已被更安全、更通用的材料取代。它用作药物制剂的添加剂。

如今，氯仿主要用作有机溶剂和许多制造业的中间体。氯仿在空气和地下水中都能长期存在。空气中的大部分氯仿最终会分解，但这个过程很慢。氯仿在空气中分解后产生的产物包括光气，它比氯仿毒性更强，以及氯化氢，它也具有毒性。一些氯仿可能在土壤中分解。

在人类中，氯仿在一个人呼吸含有大量氯仿的空气或饮用液体后，会影响中枢神经系统（大脑）、肝脏和肾脏。短期吸入氯仿会导致疲劳、头晕和头痛。如果长期吸入含有高浓度氯仿的空气、食用含有高浓度氯仿的食物或饮用含有高浓度氯仿的水，氯仿可能会损害您的肝脏和肾脏。然而，氯仿是一种非常有用的化合物，但在某些情况下，它可能对人类和环境都有害，因此其使用受到限制并受到监管。