Фреоны , хладоны — техническое название группы галогенсодержащих производных насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана ), применяемых в качестве хладагентов , пропеллентов , вспенивателей, растворителей . Чаще всего водород в алканах замещается фтором , но также может быть замещён хлором , бромом и (реже) иодом .

История названия

В 1928 году американскому химику корпорации « Дженерал Моторс » ( General Motors Research ) Томасу Миджли (1889—1944) удалось выделить и синтезировать в своей лаборатории химическое соединение, получившее впоследствии название «Фреон». Через некоторое время « » (« »), которая занималась промышленным производством нового газа — Фреон-12, ввела обозначение хладагента буквой R ( R efrigerant — охладитель, хладагент ). Такое наименование получило широкое распространение и со временем полное название хладагентов стало записываться в составном варианте — торговая марка производителя и общепринятое обозначение хладагента . Например: торговая марка GENETRON®AZ-20 соответствует хладагенту R-410A , который состоит из хладагентов R-32 (50 %) и R-125 (50 %). Существует также торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой ранее являлась компания « Дюпон » ( DuPont ), а теперь компания The Chemours Company ( Chemours ), созданная на базе одного из подразделений Дюпон. Это совпадение в названии до сих пор вызывает путаницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты .

Общая характеристика

Всего известно более 40 различных фреонов; большинство из них используются в промышленности. Название «фреон» фирмы DuPont (США) в течение многих лет использовалось в литературе как общетехнический термин для хладагентов. В СССР и РФ чаще использовался термин «хладоны» . Большинство фреонов представляют собой галогенсодержащие углеводороды. В качестве исключения в категорию фреонов иногда включают изобутан , циклопентан и пропан поскольку данные вещества также широко применяются в качестве компонента хладагентов.

Свойства

Физические свойства

Фреоны — бесцветные газы или жидкости без запаха . Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях , очень плохо — в воде и иных полярных растворителях .

Основные физические свойства фреонов метанового ряда

Химическая формула	Наименование	Техническое обозначение	Температура плавления, °C	Температура кипения, °C	Относительная молекулярная масса
CFH 3	фторметан	R-41	-141,8	-79,64	34,033
CF 2 H 2		R-32	-136	-51,7	52,024
CF 3 H	трифторметан	R-23	-155,15	-82,2	70,014
CF 4	тетрафторметан	R-14	-183,6	-128,0	88,005
CFClH 2		R-31	—	-9	68,478
CF 2 ClH	хлордифторметан	R-22	-157,4	-40,85	86,468
CF 3 Cl		R-13	-181	-81,5	104,459
CFCl 2 H		R-21	-127	8,7	102,923
CF 2 Cl 2	дифтордихлорметан	R-12	-155,95	-29,74	120,913
CFCl 3	фтортрихлорметан	R-11	-110,45	23,65	137,368
CCl 4	тетрахлорметан	R-10	-22,87	76,75	153,82
CF 3 Br	трифторбромметан	R-13B1	-174,7	-57,77	148,910
CF 2 Br 2		R-12B2	-141	24,2	209,816
CF 2 ClBr		R-12B1	-159,5	-3,83	165,364
CF 2 BrH		R-22B1	—	-15,7	130,920
CFCl 2 Br		R-11B1	—	51,9	181,819
CF 3 I		R-13I1	—	-22,5	195,911

Химические свойства

Чистые фреоны относительно инертны при стандартных условиях (за исключением безгалогеновых фреонов-алканов и циклоалканов) — они не горят на воздухе , не взрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем , но могут активно взаимодействовать с щелочными и щёлочноземельными металлами , чистым алюминием , магнием и его сплавами. При температуре свыше 250 °C фреоны могут взаимодействовать с названными металлами, образуя хлороводород (и/или фтороводород ), фосген , карбонилфторид и другие удушающие высокотоксичные вещества.

Некоторые фреоны устойчивы к действию кислот и щелочей .

Виды фреонов (хладонов)

В соответствии со степенью воздействия на озоновый слой фреоны (хладоны) делят на следующие группы:

Группа	Класс соединений	Фреоны (хладоны)	Воздействие на озоновый слой
A	Хлорфторуглероды (ClFC)	R-11 , R-12 , R-13, R-111, R-112, R-113 , , R-114, R-115	Вызывают истощение озонового слоя
	Бромфторуглероды (BrFC)	R-12B1, R-12B2, R-113B2, R-13B2, R-13B1, R-21B1, R-22B1, R-114B2
B	Хлорфторуглеводороды (HClFC)	R-21, R-22 , R-31, R-121, R-122, R-123, R-124, R-131, R-132, R-133, R-141, R-142в , R-151, R-221, R-222, R-223, R-224, R-225, R-231, R-232, R-233	Вызывают слабое истощение озонового слоя
C	Фторуглеводороды (HFC)	R-23, R-32, R-41, R-125, R-134, R-143, R-152, R-161,R-227, R-236, R-245, R-254	Озонобезопасные фреоны (хладоны)
	Фторуглероды (перфторуглеводороды) (CF)	R-14 , R-116, R-218, R-C318

Наиболее распространены следующие соединения:

• дифтордихлорметан (t _кип −29,8 °C) — Фреон R-12
• тетрафторэтан (t _кип − 31 °C) — Фреон R-134A
• хлордифторметан (t _кип −54 °C) — Фреон R-22
• изобутан (t _кип −11,73 °C) — Фреон R-600a

Правила цифрового обозначения фреонов (хладонов)

По международному стандарту ISO 817:1974 техническое обозначение фреона (хладона) состоит из буквенного обозначения R (от слова refrigerant) и цифрового обозначения:

• первая цифра справа — это число атомов фтора в соединении;
• вторая цифра справа — это число атомов водорода в соединении плюс единица;
• третья цифра справа — это число атомов углерода в соединении минус единица (для соединений метанового ряда нуль опускается);
• число атомов хлора в соединении находят вычитанием суммарного числа атомов фтора и водорода из общего числа атомов, которые могут соединяться с атомами углерода;
• для циклических производных в начале определяющего номера ставится буква C;
• в случае, когда на месте хлора находится бром, в конце определяющего номера ставится буква B и цифра, показывающая число атомов брома в молекуле.
• в случае, когда на месте хлора находится иод, в конце определяющего номера ставится буква I и цифра, показывающая число атомов иода в молекуле.

Пример: Тетрафторэтан R134A (C ₂ H ₂ F ₄ ) (C ₂ -1=1;H ₂ +1=3;F ₄ =4)

Воздействие на человека

Физиологическое воздействие фреонов на организм человека сильно отличается в зависимости от химической природы конкретного соединения и может варьироваться от практически нейтрального (напр. тетрафторметан) до высокотоксичного (напр. трифторбромметан). В целом хладоны обладают удушающим действием вследствие того, что они не поддерживают дыхание . Некоторые хладоны кроме прочего могут воздействовать на сердечно-сосудистую и нервную системы и вызывать развитие спазмов сосудов и мышц в сочетании со стойкими нарушениями микроциркуляции крови.

Некоторые соединения могут нарушать работу кальциевых каналов , а также способны накапливаться в организме вследствие высокой липофильности и концентрирования в жировой ткани и мембранах клеток. Особенно опасны последствия острых и подострых отравлений, а также хронических отравлений. В таких случаях особенно сильно поражается печень , а далее — почки . Также могут разрушаться лёгочные мембраны, особенно при наличии примесей органических растворителей и четырёххлористого углерода — развиваются эмфиземы и рубцевание. Хроническое воздействие и отравление средними и малыми концентрациями токсичных хладагентов может привести к нарушениям в работе эндокринной системы и обмена веществ в организме.

Воздействие на окружающую среду

Влияние на озоновый слой

Считалось, что одной из причин уменьшения озона в стратосфере и образование озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащих фреонов . Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца . Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в галогеновом цикле распада атмосферного озона.

и ратификация странами ООН Монреальского протокола привело к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R-22 , его использования год от года сокращается в США и Европе , где с 2010 года официально запрещено применять этот фреон. В России c 2011 года прекращён импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полупромышленного класса, работающих на данном фреоне, однако сам фреон пока производится в стране. . На замену фреону R-22 должен прийти фреон R-410A , а также ретрофиты , . Начиная с 2021 года в связи с ужесточением правил ЕЭС по ввозу и вывозу хладагентов наиболее часто используемый фреон стал R-290 (пропан).

В автомобильных кондиционерах до 1992 года применялся тип фреона R-12 (дифтордихлорэтан), но считалось, что он вреден для озонового слоя, поэтому для этих целей стали применять R-134 (тетрафторэтан), который считается безопасным для озонового слоя Земли .

Парниковый эффект

Парниковая активность ( англ. GWP — ПГП ) фреонов в зависимости от марки варьируется в пределах от 1300 до 8500 раз выше чем у углекислого газа при одинаковых объёмах. Основным источником фреонов являются холодильные установки и аэрозоли.

Применение

• Используется в качестве рабочего вещества — хладагента в холодильных установках .
• Как выталкивающая основа в аэрозольных баллончиках .
• Применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей .
• Применяется в пожаротушении на опасных объектах (например, электростанции, корабли и т. д.).
• Как вспенивающий реагент при производстве полиуретановой продукции.
• В качестве сырья для промышленного производства фторолефинов :
  • тетрафторэтилена 2CF ₂ HCl → CF ₂ = CF ₂ + 2HCl;
  • трифторхлорэтилена CF ₂ ClCFCl ₂ + Zn → CF ₂ = CFCl + ZnCl ₂ ;
  • винилиденфторида CF ₂ ClCH ₃ → CF ₂ = CH ₂ + HCl.

См. также

• Киотский протокол
• Монреальский протокол
• Хлорфторуглероды
• R-410A
• Novec 1230 — замена фреонов для целей пожаротушения

Примечания