直接変換が不可能な理由:
* 化学的違い: メタンは、C-H結合のみを備えた飽和炭化水素です。クロロホルムは、C-CL結合を備えたハロカーボンです。すべての水素原子を塩素に置き換えるには、複数の反応ステップが必要です。
* 反応性: メタンは、特に室温での塩素に向かって比較的反応しません。
マルチステッププロセス:
メタンからクロロホルムへの変換には、主に塩素ガスを試薬として使用するいくつかのステップが含まれます。
1。塩素化: メタンは、熱または紫外線の存在下で塩素ガス(Cl₂)と反応します。これにより、フリーラジカル連鎖反応が開始され、水素原子が塩素原子に置換され、クロロメタン(Ch₃Cl)、ジクロロメタン(Ch₂cl₂)、およびトリクロロメタン(Chcl₃)、および他の副産物が形成されます。
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ch₄ +cl₂→ch₃cl + hcl
ch₃cl +cl₂→ch₂cl₂ + hcl
ch₂cl₂ +cl₂→chcl₃ + hcl
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2。分離: クロロホルムを分離するために、塩素化生成物の混合物を分離する必要があります。これは、化合物のさまざまな沸点を活用して、蒸留によって行うことができます。
3。精製: 孤立したクロロホルムには不純物が含まれている可能性があり、意図したアプリケーションに応じてさらに精製ステップが必要になる場合があります。
重要な考慮事項:
* 反応条件: 塩素化プロセスは非常に発熱性であり、慎重に制御されないと爆発的になる可能性があります。
* 副産物: クロロホルムに加えて、テトラクロロメタン(CCL₄)など、他の塩素化炭化水素が形成されていますが、これは有害です。
* 環境への影響: クロロホルムを含むクロロフルオロカーボン(CFC)はオゾンの枯渇に寄与し、段階的に廃止されています。
代替案:
次のようなクロロホルムを生成するための代替方法があります。
* アセトンとクロロホルムとの反応: クロロホルムは、塩基の存在下でアセトンを塩素と反応させることにより生成できます。
* 水と水との反応: クロラル(Ccl₃cho)は水と反応してクロロホルムとギ酸を形成します。
結論:
メタンをクロロホルムに変換するには、塩素化、分離、精製を含む多段階プロセスが必要です。このプロセスは複雑であり、有害化学物質を含み、環境への影響があります。