Clorofluorocarbono (CFC): qué es, usos, efectos

Clorofluorocarbonos (CFC) son compuestos volátiles que derivados de hidrocarburos (generalmente metano y etano), en el que uno o más átomos de hidrógeno son reemplazados por átomos de flúor o cloro. También llamados clorofluorocarbonos, estos compuestos se conocen comúnmente con el acrónimo CFC. Los CFC son conocidos por su baja reactividad, el hecho de que no son inflamables, tienen un bajo punto de ebullición, son inodoros, insípidos, incoloros y tienen baja toxicidad.

Los clorofluorocarbonos se utilizan principalmente como refrigerantes, cuya producción comenzó en la década de 1930 y alcanzó su punto máximo en la década de 1970, cuando se descubrió que tales compuestos eran responsables del agotamiento de la capa de ozono en estratosfera. Desde entonces, el Protocolo de Montreal ha establecido reglas estrictas para su consumo, importación y exportación, haciendo que el consumo de CFC sea mucho más bajo que hace décadas.

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Temas de este artículo

• 1 - Resumen sobre clorofluorocarbono (CFC)
• 2 - ¿Qué es CFC?
• 3 - Fórmula CFC
• 4 - Características de los clorofluorocarbonos (CFC)
• 5 - ¿Dónde encontrar CFC?
• 6 - Consecuencias del uso de CFC para el medio ambiente
• 7 - Control de CFC en la atmósfera
• 8 - ¿Cómo aparecieron los clorofluorocarbonos (CFC)?

Resumen sobre clorofluorocarbono (CFC)

• Los clorofluorocarbonos o clorofluorocarbonos son derivados volátiles de hidrocarburos que tienen átomos de cloro o flúor en lugar de átomos de hidrógeno.
• Se les conoce comúnmente con el acrónimo CFC.
• Los CFC son químicamente estables, no inflamables, inodoros, insípidos, incoloros, de baja toxicidad y tienen un punto de ebullición bajo.
• Se utilizan principalmente como refrigerantes y se vendían con el nombre comercial Freon.
• Comenzaron a producirse en la década de 1930, alcanzando un gran auge en la década de 1970, sin embargo, se comprendió que tales compuestos eran los responsables de reducir la capa de ozono en la estratosfera.
• A fines de la década de 1970, se estableció el Protocolo de Montreal, que trajo un control estricto al consumo, producción, importación y exportación de CFCs, reduciendo considerablemente el uso y comercialización de dichos compuestos.

¿Qué es CFC?

CFC es el acrónimo de una clase de compuestos conocidos como clorofluorocarbonos (también llamados clorofluorocarbonos o clorofluorocarbonos), que consiste en derivados volátiles de los hidrocarburos (en general, metano y etano), en el que uno o más átomos de hidrógeno se sustituyen por átomos de flúor o cloro.

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fórmula CFC

Los CFC suelen tener fórmula general CCl_norteF_4–n, cuando se deriva del metano, y C₂cl_norteF_6–n, cuando se deriva del etano. En este caso, el valor de “n” no puede ser cero. CFC también son bien conocidos por su nomenclatura comercial, que utiliza números para indicar a qué CFC nos referimos. La fórmula general de esta nomenclatura esCFC-XY, donde X es el número de hidrógenos más una unidad (H + 1), mientras que Y representa el número de átomos de flúor.

Los átomos de cloro no aparecen en esta nomenclatura, pero se identifican fácilmente si recordamos que los átomos de carbono hacer solo cuatro enlaces químicos. Por lo tanto, CFC-11 tiene 1 átomo de carbono, ningún átomo de hidrógeno (X = 1, por lo tanto H + 1 = 1, por lo tanto H = 0) y 1 átomo de flúor (Y = 1). Como el carbono hace 4 enlaces, y hasta ahora solo se ha identificado 1 átomo de flúor, entonces hay 3 átomos de cloro, es decir, CFC-11 es CCl₃F.

De manera similar, el CFC-22 tiene 1 átomo de carbono, 1 átomo de hidrógeno, 2 átomos de flúor y, debido a que el carbono forma 4 enlaces químicos, solo 1 átomo de cloro; por lo tanto, CFC-22 es CHClF₂.

Para CFC con dos o más átomos de carbono, se adopta la fórmula general CFC-XYZ, en que:

• X es el número de carbonos sustraídos de una unidad (C – 1).
• Y es el número de hidrógenos más una unidad (H + 1).
• Z es el número de átomos de flúor presentes.

De manera similar, los átomos de cloro se toman por diferencia en función de los cuatro enlaces del átomo de carbono. Sin embargo, recuerde que habrá un enlace carbono-carbono, por lo que el número total de enlazadores es igual a seis (al igual que en el etano).

Por ejemplo, CFC-113 tiene X = 1, por lo que tiene 2 átomos de carbono (C – 1 = 1, C = 2); tiene Y = 1, por lo que no tiene átomos de hidrógeno (H + 1 = 1, H = 0); tiene Z = 3, por lo que tiene 3 átomos de flúor. Así, podemos afirmar que el CFC-113 es el C₂cl₃F₃.

Vea también: ¿Cómo se define la nomenclatura de hidrocarburos?

Características de los clorofluorocarbonos (CFC)

Los CFC tienen características físicas y químicas que justifican sus principales usos industriales y comerciales, son/tienen:

• inflamable;
• insípido (insípido);
• inodoro (sin olor);
• baja toxicidad;
• buena estabilidad química;
• baja corrosividad durante el uso;
• bajo costo;
• volátiles (punto de ebullición cerca de 0 °C);
• costo razonable.

¿Dónde se utilizan los clorofluorocarbonos (CFC)?

Los CFC se utilizan como refrigerantes.

Debido a su seguridad, volatilidad, costo y estabilidad química, los CFC han demostrado ser buenos compuestos para su uso como:

• disolventes;
• extintor de incendio;
• propelentes en latas de aerosol (como desodorante en aerosol);
• como gases refrigerantes (en refrigeradores, congeladores y aparatos frigoríficos);
• como agentes de soplado en la producción de espumas, como el poliuretano.

La industria química de DuPont vendía los CFC en el mercado con el nombre registrado Freon.

¿Dónde encontrar CFC?

La mayoría de los CFC que existen en el planeta hoy en día son de origen antropogénico (humano). Los estudios prueban que la cantidad de CFC derivada de la actividad natural es pequeña en comparación con la producida por los humanos. Lecturas de capas no mucho más bajas que el hielo indican que, en el siglo XIX, la concentración de CFC en la atmósfera era prácticamente nula.

De hecho, la producción de CFC comenzó en la década de 1930, con picos en las décadas de 1970 y 1980, y los datos demostrar que la producción de CFC-11 y CFC-12 aumentó de 100 toneladas en 1931 a 583 mil toneladas en 1980. Su producción solo se detuvo a fines de la década de 1980, con la institución del Protocolo de Montreal.. La mayoría de los CFC producidos migran a capas superiores de la atmosfera, como la estratosfera, que tiene graves consecuencias para nuestra vida en la Tierra.

Consecuencias del uso de CFC para el medio ambiente

El uso masivo de CFC ha afectado a la capa de ozono de manera abrupta.

CFC están íntimamente relacionados con un problema conocido comoagujero en la capa de ozono, una capa rica en ozono (O₃), encargado de absorber parte de la radiación solar, y que se encuentra en la estratosfera (15-30 km con relación al suelo terrestre).

A pesar de ser más densos que el aire, los CFC son químicamente estables y terminan siendo transportados desde las capas inferiores desde la atmósfera (la troposfera) hasta la estratosfera como resultado de las diferencias de presión y temperatura. Dichos mecanismos de mezcla entre capas terminan siendo más rápidos que el tiempo requerido por los procesos químicos para eliminar los CFC del aire. Terminan siendo transportados en paquetes de aire y contaminantes, al igual que las personas que son transportadas en un globo aerostático.

Para ser eliminado en la troposfera y no llegar a la estratosfera, Solo hay dos formas de deshacerse de los CFC:deposición (por lluvia) o reacción. Sucede que tales compuestos son poco solubles en agua y, por tanto, la lluvia no es un buen mecanismo para eliminar los gases CFC. En cuanto a las reacciones, se requieren agentes oxidantes, como radicales hidroxilo, nitrato u ozono.

Sin embargo, dada la estabilidad y baja reactividad con tales radicales oxidantes, Los CFC terminan permaneciendo en el aire durante mucho tiempo y llegar en silencio a la estratosfera. Solo por el bien de la comparación, el radical hidroxilo necesita 80 años para reaccionar con los CFC, algo que tarda unos 17 días en hacerlo con el metanol.

Una vez en la estratosfera, los CFC puede sufrir una reacción de fotólisis (se descompone por la acción de la luz) y libera radicales de cloro. Como ejemplo, utilizaremos CFC-11 (CFCl₃) y CFC-12 (CF₂cl₂):

• Fotólisis de CFC: CFCl₃ (o FC₂cl₂) + luz → CFCl₂ (o FC₂Cl) + Cl
• oh pérdida₃ en la estratosfera media y alta:

Cl + O₃ → ClO+O₂

ClO + O → Cl + O₂

Mundial: El₃ +O → 2O₂

• oh pérdida₃ en la estratosfera inferior:

Cl + O₃ → ClO+O₂

Cl O + H O₂ → HOCl+O₂

HOCl + luz → Cl + OH

OH + O₃ → HO₂ +O₂

Total: 2O₃ → 30₂

Ahora es un consenso científico que tú Los CFC son agentes clave en el agujero detectado en la capa de ozono, a fines de la década de 1970, en la región antártica.

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Control de CFC en la atmósfera

Como una forma de contener los CFC en la atmósfera y demostrar su preocupación por la reducción de la capa de ozono, en 1985 varios países se reunieron en Austria, más precisamente en Viena, Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono. Este evento fue de suma importancia para, en 1987, la creación del Protocolo de Montreal sobre Sustancias que agotan la capa de ozono, un tratado internacional que entró en vigor el primer día de 1989.

El Protocolo de Montreal fue firmado por varios países, entre ellos Brasil, que dio efecto legal a sus acciones a través del Decreto No. El objetivo principal sería la progresiva reducir la producción y el consumo de las llamadas sustancias que agotan la capa de ozono (SDO) hasta su total eliminación.

El Protocolo de Montreal es el único acuerdo ambiental multilateral cuya adopción es universal, es decir, los 197 Estados se comprometen a proteger la capa de ozono. En Brasil está prohibida la importación de CFC, así como no existe producción nacional de SAO. El control está a cargo del Ibama, y ​​solo se permite la importación de algunos SDO, pero con restricciones y amplio control.

¿Cómo surgieron los clorofluorocarbonos (CFC)?

En la década de 1920, refrigeradores y sistemas de aire acondicionado compost usados como amoníaco, clorometano, propano y dióxido de azufre como refrigerantes. A pesar de ser efectivos, tales compuestos fueron tóxico e inflamable. Además, una exposición a ellos no solo podría causar daños severos sino también la muerte.

Fue allí donde un equipo, dirigido por Thomas Midgley Jr., trabajó para desarrollar una alternativa que no tenía tales problemas para servir como refrigerante. El equipo se centró en los compuestos halogenados, conocidos por su volatilidad e inercia química, propiedades de interés para las sustancias.

El primer compuesto que se desarrolló fue CF₂cl₂, en ese momento conocido como freón (o CFC-12). Por su beca, Midgley ha recibido numerosos honores, incluida la Medalla Perkin de la Sociedad de la Industria Química en 1937, y la Medalla Priestley, el máximo galardón de la American Chemical Society (la American Chemical Society).

En la década de 1970, los CFC estaban muy extendidos, con una producción anual cercana al millón de toneladas, lo que representa una participación de casi 500 millones de dólares en la industria química.

Fuentes:

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Por Stefano Araújo Novais
Profesor de química

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