Chloroform

Rozbalit box

Obsah boxu

Chloroform, systematickým názvem trichlormethan, je bezbarvá, těkavá, hustá kapalina charakteristického nasládlého zápachu. Jeho chemický vzorec je CHCl₃. V minulosti byl široce využíván jako inhalační anestetikum, avšak kvůli své toxicitě, zejména pro játra a ledviny, a karcinogenním účinkům byl v medicíně nahrazen bezpečnějšími látkami. Dnes je jeho hlavní využití v průmyslu a laboratořích jako rozpouštědlo a prekurzor pro syntézu jiných chemických látek, například teflonu.

Chloroform je jedním ze čtyř chlormethanů a patří mezi halogenderiváty uhlovodíků. Je málo rozpustný ve vodě, ale dobře mísitelný s většinou organických rozpouštědel, jako je ethanol, ether nebo benzen. Není hořlavý, ale při vysokých teplotách se může rozkládat za vzniku toxických plynů, včetně fosgenu.

📜 Historie

Historie chloroformu je úzce spjata s rozvojem anestezie v 19. století.

🧪 Objev a syntéza

Chloroform byl objeven téměř současně třemi různými vědci v roce 1831. Americký lékař Samuel Guthrie jej připravil reakcí chlorového vápna s ethanolem a původně jej považoval za "chlorový ether". Nezávisle na něm jej ve stejném roce syntetizovali také francouzský chemik Eugène Soubeiran a německý chemik Justus von Liebig. Systematický název a chemickou strukturu určil francouzský chemik Jean-Baptiste Dumas v roce 1834.

🩺 Anestetické využití

Průlom v použití chloroformu jako anestetika přišel v roce 1847. Skotský lékař a porodník James Young Simpson hledal bezpečnější a příjemnější alternativu k tehdy používanému etheru, který měl dráždivý zápach a způsoboval pacientům nevolnost. Po experimentování s různými látkami na sobě a svých přátelích objevil silné uspávací účinky chloroformu. Jeho použití poprvé veřejně demonstroval 8. listopadu 1847 v Edinburghu.

Popularita chloroformu prudce vzrostla poté, co jej v roce 1853 použil lékař John Snow k utišení porodních bolestí britské královny Viktorie při narození jejího osmého dítěte, prince Leopolda. Královská podpora pomohla překonat odpor některých církevních a lékařských kruhů, které považovaly tišení porodních bolestí za nepřirozené. Chloroform se tak stal dominantním anestetikem na několik desetiletí a byl hojně využíván například během americké občanské války.

📉 Úpadek a náhrada

Postupem času se začaly projevovat stinné stránky chloroformu. Bylo zjištěno, že má velmi úzké terapeutické okno – rozdíl mezi dávkou potřebnou k anestezii a dávkou smrtelnou je malý. To vedlo k řadě úmrtí v důsledku předávkování, které způsobovalo zástavu dechu nebo srdeční arytmii. Dále byla prokázána jeho vysoká hepatotoxicita (poškození jater) a nefrotoxicita (poškození ledvin).

S rozvojem bezpečnějších anestetik na začátku 20. století, jako byl vylepšený ether a později nehořlavé halogenované uhlovodíky (např. halothan), bylo od používání chloroformu v medicíně postupně upuštěno. Dnes se v humánní medicíně jako anestetikum prakticky nepoužívá.

⚙️ Výroba a vlastnosti

🏭 Průmyslová výroba

V průmyslovém měřítku se chloroform vyrábí zahříváním směsi chloru a methanu (nebo chlormethanu) na teplotu 400–500 °C. Při této teplotě dochází k sérii radikálových reakcí, které vedou ke vzniku několika produktů:

• $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$
• $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$
• $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$
• $\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Výsledná směs obsahuje chlormethan, dichlormethan, chloroform (trichlormethan) a tetrachlormethan. Tyto složky se od sebe následně oddělují pomocí destilace.

⚛️ Fyzikální vlastnosti

Chloroform je čirá, bezbarvá kapalina s hustotou přibližně 1,48 g/cm³, je tedy výrazně těžší než voda. Má relativně nízký bod varu (61,2 °C), což způsobuje jeho vysokou těkavost. Jeho páry jsou těžší než vzduch. Má charakteristický, nasládlý a poněkud pronikavý zápach. Je nemísitelný s vodou, ale tvoří azeotropní směs. Výborně rozpouští tuky, oleje, vosky, pryskyřice, alkaloidy a mnoho dalších organických látek.

🧪 Chemické vlastnosti

Molekula chloroformu je relativně stabilní. V přítomnosti kyslíku a ultrafialového světla (např. slunečního světla) se však pomalu rozkládá na extrémně jedovatý fosgen (COCl₂), chlor a chlorovodík. $\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{h\nu }{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Kvůli této reakci se chloroform skladuje v tmavých, nejlépe hnědých skleněných lahvích, zcela naplněných, aby se minimalizoval kontakt se vzduchem. Jako stabilizátor se přidává malé množství ethanolu (cca 0,5–1 %). Ethanol reaguje s případně vzniklým fosgenem na neškodný diethylester kyseliny uhličité.

💡 Využití

I přes ústup z medicíny má chloroform stále široké uplatnění v chemii a průmyslu.

🔬 Laboratorní a průmyslové použití

• Rozpouštědlo: Díky své schopnosti rozpouštět širokou škálu organických látek je cenným rozpouštědlem v organické chemii a farmaceutickém průmyslu. Používá se při extrakcích přírodních látek (např. penicilinu) a jako reakční médium.
• NMR spektroskopie: Deuterovaný chloroform (CDCl₃), kde je atom vodíku nahrazen jeho izotopem deuteriem, je jedním z nejběžnějších rozpouštědel používaných v nukleární magnetické rezonanční (NMR) spektroskopii.
• Chemická syntéza: Slouží jako výchozí látka pro výrobu dalších chemikálií.

❄️ Výroba chladiv

V minulosti byl chloroform klíčovým prekurzorem pro výrobu monochlorodifluoromethanu (HCFC-22 nebo R-22), který se masivně používal jako chladivo v klimatizacích a chladicích zařízeních. Reakcí chloroformu s fluorovodíkem vzniká R-22: $\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Vzhledem k tomu, že R-22 poškozuje ozonovou vrstvu, jeho výroba a používání jsou celosvětově omezovány a ukončovány na základě Montrealského protokolu.

☣️ Bezpečnost a toxicita

Chloroform je zdraví škodlivá a nebezpečná látka, která vyžaduje opatrné zacházení.

☠️ Účinky na zdraví

• Akutní toxicita: Vdechování par chloroformu působí tlumivě na centrální nervový systém. Způsobuje závratě, únavu, bolesti hlavy a při vyšších koncentracích ztrátu vědomí a zástavu dechu. Kontakt s kůží může způsobit podráždění a dermatitidu. Požití je velmi nebezpečné a vede k těžkému poškození vnitřních orgánů.
• Chronická toxicita: Dlouhodobá expozice i nízkým koncentracím chloroformu je spojena s vážným poškozením jater (toxická hepatitida) a ledvin.
• Karcinogenita: Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) klasifikuje chloroform jako látku skupiny 2B, což znamená, že je "možná karcinogenní pro člověka". Studie na zvířatech prokázaly zvýšený výskyt nádorů jater a ledvin.

🔥 Nebezpečí a skladování

Hlavním chemickým nebezpečím je již zmíněný rozklad na fosgen. Proto je nutné chloroform skladovat v těsně uzavřených, tmavých obalech na chladném a dobře větraném místě, mimo dosah slunečního světla. Při práci s chloroformem je nezbytné používat osobní ochranné prostředky, jako jsou rukavice, ochranné brýle, a pracovat v digestoři.

🌍 Vliv na životní prostředí

Chloroform se do prostředí dostává především z průmyslových zdrojů, jako jsou chemické továrny nebo papírny (kde vzniká jako vedlejší produkt při bělení buničiny chlorem). V malém množství může vznikat i přirozeně, například činností některých mořských řas. V atmosféře se chloroform rozkládá působením slunečního záření s poločasem rozpadu několika měsíců. Je považován za skleníkový plyn.

📖 Pro laiky

Představte si čirou, těžkou tekutinu, která voní trochu sladce. Dříve ji lékaři používali k uspávání pacientů při operacích, podobně jako v historických filmech, kde někdo někoho uspí kapesníkem namočeným v této látce. Později se ale zjistilo, že je pro tělo poměrně nebezpečná, hlavně pro játra, a tak se v medicíně přestala používat. Dnes slouží hlavně v chemických laboratořích jako velmi silné rozpouštědlo – něco jako účinný "odlakovač", který dokáže rozpustit tuky, plasty nebo pryskyřice. Její největší záludnost je, že se na světle a vzduchu může pomalu proměnit na jedovatý plyn, proto se musí skladovat ve speciálních tmavých lahvích.

Šablona:Aktualizováno