Interested Article - Хлорфторуглероды
- 2021-09-20
- 1
Хлорфторуглероды — органические соединения , состоящие исключительно из атомов хлора (Cl), фтора (F) и углерода (С). Различают низшие хлорфторуглероды (CFC) — низкокипящие органические соединения на основе метанового, этанового и пропанового рядов, а также высшие хлорфторуглероды, являющиеся высокомолекулярными соединениями.
Некоторые хлорфторуглероды могут быть токсичными веществами; в высоких дозах поражают сердечно-сосудистую и нервную системы, вызывают развитие спазмов сосудов и нарушение микроциркуляции крови. Поражают печень, а вследствие развития отравления и почки. Разрушают лёгочные мембраны, особенно при наличии примесей органических растворителей и четырёххлористого углерода — развиваются эмфиземы и рубцевание.
Хлорфторуглероды — запрещается образование смесей с воздухом под давлением, стабильность преувеличена. Распадаются при нагревании в смеси с воздухом с образованием галоген-водородов и фосгенов.
Хлорфторуглероды — горение углеводородов.
Считается [ кем? ] , что толчком в промышленном использовании хлорфторуглеродов послужило предложение Томаса Миджли , американского химика и инженера-механика по их применению в холодильниках вместо используемых ранее токсичных и взрывоопасных хладагентов ( аммиака и сернистого газа ). Впоследствии низшие хлорфторуглероды (CFC) стали широко использоваться в качестве пропеллентов в аэрозольных баллонах , вспенивающих агентов, взрывобезопасных растворителей.
Высшие хлорфторуглероды нашли широкое применение в качестве манометрических и запорных жидкостей, находящихся в контакте с агрессивными средами (концентрированные кислоты, галогены, жидкий кислород и другие окислители), в качестве жидких негорючих диэлектриков, в качестве смазочных материалов.
Наиболее распространенным представителем является дифтордихлорметан (Фреон R 12, Фреон-12, Хладон-12, CFC-12, R-12). Многие хлорфторуглероды широко используются в качестве хладагентов , пропеллентов (в аэрозольных системах) и растворителей. Поскольку хлорфторуглероды способствуют истощению озонового слоя в верхних слоях атмосферы, производство таких соединений было прекращено в соответствии с Монреальским протоколом , и они заменяются другими продуктами — такими, как гидрофторуглероды (ГФУ) , включая R-410A и R-134a .
Низшие хлорфторуглероды
Хлорфторуглерод (CFC) | Химическая формула |
Техническое обозначение
по ISO № 817-74 |
Температура кипения,
°C |
---|---|---|---|
Трифторхлорметан | CF 3 Cl | R-13 | |
Дифтордихлорметан | CF 2 Cl 2 | R-12 | |
Фтортрихлорметан | CFCl 3 | R-11 | 23,65 |
Пентафторхлорэтан | CF 3 CF 2 Cl | R-115 | |
1,1,2,2-Тетрафтордихлорэтан | CF 2 ClCF 2 Cl | R-114 | 3,5 |
1,1,1-Трифтортрихлорэтан | CF 3 CCl 3 | R-113a | 45,9 |
1,1,2-Трифтортрихлорэтан | CF 2 ClCFCl 2 | R-113 | 47,5 |
1,2-Дифтортетрахлорэтан | CFCl 2 CFCl 2 | R-112 | 92,8 |
1,2-Дихлоргексафторпропан | CF 3 CFClCF 2 Cl | R-216 | 35,7 |
Высшие хлорфторуглероды
Наименование |
Химическая формула
X(CF 2 CFCl)nX, X=F или Cl; n |
Средняя относительная
молекулярная масса |
---|---|---|
жидкость 11ф | 1-4 | 339 |
жидкость 11ф Д | 1-4 | 364 |
жидкость 12ф | 3-7 | 383 |
жидкость 13ф | 3-7 | 518 |
жидкость 13фм | 4-8 | 625 |
масло 4лф | 5-10 | 715 |
масло 4ф
смазка 3ф |
5-10 | 985 |
Масло 4ф с добавкой 3-5% политрифторхлорэтилена в качестве загустителя |
Методы получения
Основным методом получения хлорфторуглеродов является реакция обмена атомов хлора в исходном соединении на фтор действием фтористого водорода в присутствии хлорида сурьмы (V) — реакция Свартса :
Гексахлорэтан может быть заменён перхлорэтиленом и хлором :
Хлорфторуглероды возможно получить фторированием перхлоролефинов :
И хлорированием перфторолефинов или фторуглеводородов :
Высшие хлорфторуглероды получают теломеризацией трихлорфторэтилена или деструкцией политрифторхлорэтилена (фторопласта 3) при 400—600 °C с последующим фторированием продуктов деструкции фторидом хлора (III) , фторидом кобальта (III) или фторидом сурьмы (V) для стабилизации неустойчивых группировок в молекуле .
Химические свойства хлорфторуглеродов
Гидрирование хлорфторуглеродов идёт при высокой температуре с образованием фторуглеводородов :
При повышенной температуре на катализаторе имеет место диспропорционирование хлорфторуглеродов :
В присутствии катализатора — хлорида алюминия хлорфторуглероды алкилируют галогенолефины :
Хлорфторуглероды этанового и пропанового ряда подвергаются дегалогенированию цинком в среде полярного растворителя:
По этой реакции организованно промышленное производство трифторхлорэтилена .
Воздействие на окружающую среду
Практически бесконтрольное использование низших хлорфторуглеродов в качестве пропеллентов аэрозольных упаковок, вспенивателей, растворителей и хладагентов привело к накоплению хлорфторуглеродов в атмосфере. С помощью электронного детектора Лавлока обнаружено присутствие хлорфторуглеродов в верхних слоях атмосферы.
Шервуд Роуланд предсказал, что хлорфторуглероды, произведённые человеком, под действием солнечной радиации разлагаются в атмосфере, образуя хлор и моноокись хлора, которые способны эффективно разрушать молекулы озона
- CFCl 3 + hν → CFCl 2 + Cl,
- Cl + O 3 → ClO + O 2 ,
- ClO + O → Cl + O 2 .
Марио Молина и Пауль Крутцен показали истощающий эффект галогеналканов на озоновый слой стратосферы, являющийся природным защитным экраном Земли от губительного жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца.
Венской конвенцией 1985 г. и Монреальским протоколом 1987 г. по защите озонового слоя были запрещены производства низших хлорфторуглеродов.
В 1995 году Паулю Джозефу Крутцену, Шервурду Роуланду и Марио Молине присуждена Нобелевская премия по химии с формулировкой «За работу в атмосферной химии, особенно в части процессов образования и разрушения озонового слоя».
См. также
Примечания
- The White House. 6 August 2014.
- Mironov, O. G. Hydrocarbon pollution of the sea and its influence on marine organisms (англ.) // Helgoländer Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen : journal. — 1968. — Vol. 17 , no. 1—4 . — P. 335—339 . — doi : . — .
- 19 августа 2014 года. . rtcc.org. 15 July 2014
- ↑ Промышленные фторорганические продукты: справ. изд / Б. Н. Максимов, В. Г. Барабанов, И. Л. Серушкин и др. — 2-е изд., пер. и доп.. — СПб. : «Химия», 1996. — 544 с. — ISBN 5-7245-1043-X .
- Гудлицкий М. Химия органических соединений фтора / под ред. А. П. Сергеева. — пер. с чешского Ю.И.Вайнштейн. — М. : Госхимиздат, 1961. — 372 с.
- Исикава Н., Кобаяси Е. Фтор. Химия и применение / под ред. А. В. Фокина. — пер. с японского М.В.Поспелова. — М. : Мир, 1982. — 280 с.
- Н. С. Верещагина., А. Н. Голубев., А. С. Дедов, В. Ю. Захаров. Российский химический журнал. Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. — «Химия», 2000. — Т. XLIV, выпуск 2. — С. 110—114.
- Орехов В. Т., Рыбаков А. Г., Шаталов В. В. Использование обеднённого гексафторида урана в органическом синтезе. — М. : Энергоатомиздат, 2007. — 112 с. — ISBN 978-5-283-03261-0 .
- 2021-09-20
- 1