Chlorofluorocarbon (CFC): apa itu, kegunaan, efek

Klorofluorokarbon (CFC) merupakan senyawa volatil yang berasal dari hidrokarbon (biasanya metana dan etana), di mana satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh atom fluor atau klorin. Juga disebut klorofluorokarbon, senyawa semacam itu biasa disebut dengan akronim CFC. CFC dikenal karena reaktivitasnya yang rendah, fakta bahwa mereka tidak mudah terbakar, memiliki titik didih yang rendah, dan tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dan memiliki toksisitas rendah.

Chlorofluorocarbons terutama digunakan sebagai pendingin, produksi dimulai pada 1930-an dan memuncak pada tahun 1970-an, ketika disadari bahwa senyawa tersebut bertanggung jawab atas penipisan lapisan ozon di stratosfir. Sejak itu, Protokol Montreal telah menetapkan aturan ketat untuk konsumsi, impor, dan ekspornya, membuat konsumsi CFC jauh lebih rendah daripada beberapa dekade lalu.

Baca juga: Karbon Monoksida—Bahaya Gas yang Tidak Berwarna, Tidak Berbau, dan Sangat Beracun Ini

Topik artikel ini

• 1 - Ringkasan tentang klorofluorokarbon (CFC)
• 2 - Apa itu CFC?
• 3 - Rumus CFC
• 4 - Karakteristik klorofluorokarbon (CFC)
• 5 - Di mana menemukan CFC?
• 6 - Konsekuensi penggunaan CFC bagi lingkungan
• 7 - Kontrol CFC di atmosfer
• 8 - Bagaimana klorofluorokarbon (CFC) muncul?

Ringkasan tentang Chlorofluorocarbon (CFC)

• Klorofluorokarbon atau klorofluorokarbon adalah turunan hidrokarbon yang mudah menguap yang memiliki atom klorin atau fluor sebagai pengganti atom hidrogen.
• Mereka biasanya disebut dengan singkatan CFC.
• CFC stabil secara kimiawi, tidak mudah terbakar, tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dengan toksisitas rendah dan memiliki titik didih rendah.
• Mereka terutama digunakan sebagai pendingin dan dijual dengan nama dagang Freon.
• Mereka mulai diproduksi pada tahun 1930-an, mencapai puncaknya pada tahun 1970-an, namun disadari bahwa senyawa tersebut bertanggung jawab untuk mengurangi lapisan ozon di stratosfer.
• Pada akhir tahun 1970-an, Protokol Montreal didirikan, yang membawa kontrol ketat terhadap konsumsi, produksi, impor dan ekspor CFC, sangat mengurangi penggunaan dan komersialisasi tersebut senyawa.

Apa itu CFC?

CFC adalah singkatan dari class of senyawa yang dikenal sebagai klorofluorokarbon (juga disebut chlorofluorocarbons atau chlorofluorocarbons), terdiri dari turunan hidrokarbon yang mudah menguap (secara umum, metana dan etana), di mana satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh atom fluor atau klorin.

Jangan berhenti sekarang... Masih ada lagi setelah publisitas ;)

rumus CFC

CFC umumnya memiliki rumus umum CCl_NF_4–n, ketika berasal dari metana, dan C₂Kl_NF_6–n, ketika diturunkan dari etana. Dalam hal ini, nilai "n" tidak boleh nol. CFC juga terkenal dengan nomenklatur komersial mereka, yang menggunakan angka untuk menunjukkan CFC mana yang kami maksud. Rumus umum nomenklatur ini adalahCFC-XY, di mana X adalah jumlah hidrogen ditambah satu unit (H + 1), sedangkan Y mewakili jumlah atom fluor.

Atom klorin tidak muncul dalam nomenklatur ini, tetapi mudah diidentifikasi jika kita mengingat atom karbon itu membuat hanya empat ikatan kimia. Oleh karena itu, CFC-11 memiliki 1 atom karbon, tidak ada atom hidrogen (X = 1, oleh karena itu, H + 1 = 1, oleh karena itu, H = 0) dan 1 atom fluor (Y = 1). Karena karbon membuat 4 ikatan, dan sejauh ini hanya 1 atom fluor yang telah diidentifikasi, maka ada 3 atom klorin, yaitu CFC-11 adalah CCl₃F.

Demikian pula, CFC-22 memiliki 1 atom karbon, 1 atom hidrogen, 2 atom fluor dan, karena karbon membuat 4 ikatan kimia, hanya 1 atom klor; oleh karena itu, CFC-22 adalah CHClF₂.

Untuk CFC dengan dua atau lebih atom karbon, rumus umum CFC-XYZ diadopsi, tentang apa:

• X adalah jumlah karbon yang dikurangi dari satu unit (C – 1).
• Y adalah jumlah hidrogen ditambah satu unit (H + 1).
• Z adalah jumlah atom fluor yang ada.

Demikian pula, atom klorin diambil berdasarkan perbedaan empat ikatan atom karbon. Namun, ingatlah bahwa akan ada ikatan karbon-karbon, sehingga jumlah total penghubung sama dengan enam (seperti etana).

Misalnya, CFC-113 memiliki X = 1, sehingga memiliki 2 atom karbon (C – 1 = 1, C = 2); memiliki Y = 1, sehingga tidak memiliki atom hidrogen (H + 1 = 1, H = 0); memiliki Z = 3, sehingga memiliki 3 atom fluor. Dengan demikian, kita dapat menyatakan bahwa CFC-113 adalah C₂Kl₃F₃.

Lihat juga: Bagaimana nomenklatur hidrokarbon didefinisikan

Karakteristik klorofluorokarbon (CFC)

CFC memiliki karakteristik fisik dan kimia yang membenarkan penggunaan industri dan komersial utamanya, mereka adalah/memiliki:

• mudah terbakar;
• hambar (hambar);
• tidak berbau (tidak berbau);
• toksisitas rendah;
• stabilitas kimia yang baik;
• korosivitas rendah selama penggunaan;
• biaya rendah;
• volatil (titik didih mendekati 0 °C);
• biaya yang masuk akal.

Di mana klorofluorokarbon (CFC) digunakan?

CFC digunakan sebagai pendingin.

Karena keamanan, volatilitas, biaya dan stabilitas kimianya, CFC telah terbukti sebagai senyawa yang baik untuk digunakan sebagai:

• pelarut;
• pemadam api;
• propelan dalam kaleng aerosol (seperti deodoran semprot);
• sebagai gas pendingin (dalam lemari es, freezer dan peralatan pendingin);
• sebagai bahan peniup dalam produksi busa, seperti poliuretan.

CFC dijual di pasaran oleh industri kimia DuPont dengan nama terdaftar Freon.

Di mana menemukan CFC?

Sebagian besar CFC yang ada di planet ini saat ini berasal dari antropogenik (manusia). Studi membuktikan itu jumlah CFC yang berasal dari aktivitas alam sangat kecil dibandingkan dengan yang diproduksi oleh manusia. Pembacaan lapisan yang tidak jauh lebih rendah dari es menunjukkan bahwa, pada abad ke-19, konsentrasi CFC di atmosfer hampir nol.

Faktanya, produksi CFC dimulai pada tahun 1930-an, dengan puncaknya pada tahun 1970-an dan 1980-an, dan data menunjukkan bahwa produksi CFC-11 dan CFC-12 meningkat dari 100 ton pada tahun 1931 menjadi 583 ribu ton pada 1980. Produksinya baru berhenti pada akhir tahun 1980-an, dengan ditetapkannya Protokol Montreal. Sebagian besar CFC yang diproduksi bermigrasi ke lapisan atas atmosfer, seperti stratosfer, yang berdampak parah bagi kehidupan kita di Bumi.

Konsekuensi penggunaan CFC bagi lingkungan

Penggunaan CFC secara masif telah mempengaruhi lapisan ozon secara tiba-tiba.

CFC terkait erat dengan masalah yang dikenal sebagailubang di lapisan ozon, lapisan yang kaya akan ozon (O₃), bertanggung jawab untuk menyerap sebagian radiasi matahari, dan terletak di stratosfer (15-30 km dalam kaitannya dengan tanah terestrial).

Meskipun lebih padat dari udara, CFC secara kimiawi stabil dan akhirnya dibawa dari lapisan bawah dari atmosfer (troposfer) ke stratosfer sebagai akibat dari perbedaan tekanan dan suhu. Mekanisme pencampuran antar lapisan seperti itu akhirnya menjadi lebih cepat daripada waktu yang dibutuhkan proses kimia untuk menghilangkan CFC dari udara. Mereka akhirnya dibawa dalam paket udara dan kontaminan, seperti orang yang dibawa dalam balon udara.

Untuk dihilangkan di troposfer dan tidak mencapai stratosfer, Hanya ada dua cara untuk membuang CFC:pengendapan (oleh hujan) atau reaksi. Kebetulan senyawa tersebut kurang larut dalam air dan, oleh karena itu, hujan bukanlah mekanisme yang baik untuk menghilangkan gas CFC. Sejauh menyangkut reaksi, zat pengoksidasi diperlukan, seperti radikal hidroksil, nitrat atau ozon.

Namun, mengingat stabilitas dan reaktivitas yang rendah dengan radikal pengoksidasi seperti itu, CFC akhirnya tinggal di udara untuk waktu yang lama dan diam-diam mencapai stratosfer. Sekadar perbandingan, radikal hidroksil membutuhkan 80 tahun untuk bereaksi dengan CFC, sesuatu yang dibutuhkan sekitar 17 hari untuk bereaksi dengan metanol.

Begitu berada di stratosfer, CFC dapat mengalami reaksi fotolisis (terurai oleh aksi cahaya) dan melepaskan radikal klorin. Sebagai contoh, kita akan menggunakan CFC-11 (CFCl₃) dan CFC-12 (CF₂Kl₂):

• Fotolisis CFC: CFCl₃ (atau CF₂Kl₂) + cahaya → CFCl₂ (atau CF₂Cl) + Cl
• Wahai kerugian₃ di stratosfer tengah dan atas:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + O → Cl + O₂

Global: The₃ +O → 2O₂

• Wahai kerugian₃ di stratosfer bawah:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + H2O₂ → HOCl + O₂

HOCl + cahaya → Cl + OH

OH + O₃ → HO₂ + O₂

Keseluruhan: 2O₃ → 30₂

Sekarang konsensus ilmiah itu Anda CFC adalah agen kunci di lubang yang terdeteksi di lapisan ozon, pada akhir 1970-an, di wilayah Antartika.

Tahu lebih banyak: Apa itu gas rumah kaca?

Pengendalian CFC di atmosfer

Sebagai salah satu cara untuk menahan CFC di atmosfer dan menunjukkan kepedulian mereka terhadap pengurangan lapisan ozon, pada tahun 1985 beberapa negara bertemu di Austria, lebih tepatnya di Wina, Konvensi Wina untuk Perlindungan Lapisan Ozon. Acara ini sangat penting untuk, pada tahun 1987, pembuatan Protokol Montreal Zat yang Merusak Lapisan Ozon, perjanjian internasional yang mulai berlaku pada hari pertama dari tahun 1989.

Protokol Montreal ditandatangani oleh beberapa negara, termasuk Brasil, yang memberikan kekuatan hukum atas tindakannya melalui Surat Keputusan No. Tujuan utamanya adalah yang progresif mengurangi produksi dan konsumsi apa yang disebut zat yang menipiskan lapisan ozon (SDO) sampai eliminasi total.

Protokol Montreal adalah satu-satunya perjanjian lingkungan hidup multilateral yang adopsinya bersifat universal, yaitu 197 Negara berkomitmen untuk melindungi lapisan ozon. Di Brazil, CFC dilarang untuk diimpor, sama halnya dengan tidak adanya produksi BPO nasional. Kontrol berada di Ibama, dan hanya beberapa SDO yang diizinkan untuk diimpor, tetapi dengan batasan dan kontrol yang luas.

Bagaimana klorofluorokarbon (CFC) muncul?

Pada tahun 1920-an, lemari es dan sistem pendingin udara menggunakan komposs seperti amonia, klorometana, propana dan sulfur dioksida sebagai pendingin. Meskipun efektif, senyawa tersebut beracun dan mudah terbakar. Selain itu, paparan terhadap mereka tidak hanya dapat menyebabkan kerusakan parah tetapi juga menyebabkan kematian.

Di sanalah sebuah tim, dipimpin oleh Thomas Midgley Jr., bekerja untuk mengembangkan sebuah alternatif yang tidak memiliki masalah seperti itu untuk berfungsi sebagai pendingin. Tim berfokus pada senyawa terhalogenasi, yang dikenal karena volatilitas dan kelembaman kimianya, sifat yang menarik untuk zat tersebut.

Senyawa pertama yang dikembangkan adalah CF₂Kl₂, pada waktu itu dikenal sebagai Freon (atau CFC-12). Untuk beasiswanya, Midgley telah menerima banyak penghargaan, termasuk Medali Perkin dari Masyarakat Industri Kimia 1937, dan Priestley Medal, penghargaan tertinggi dari American Chemical Society (Masyarakat Kimia Amerika).

Pada tahun 1970-an, CFC tersebar luas, dengan produksi tahunan mencapai hampir 1 juta ton, mewakili bagian dari hampir 500 juta dolar industri kimia.

Sumber:

ANDINO, J. M. Klorofluorokarbon (CFC) lebih berat daripada udara, jadi bagaimana para ilmuwan mengira bahwa bahan kimia ini mencapai ketinggian lapisan ozon untuk mempengaruhinya? Orang Amerika Ilmiah. 21 Okt. 1999. Tersedia di: < https://www.scientificamerican.com/article/chlorofluorocarbons-cfcs/>. Diakses pada 25 Juni. 2023.

MASYARAKAT KIMIA AMERIKA – ACS. Klorofluorokarbon dan Penipisan Ozon. Landmark Kimia Bersejarah Nasional ACS. 18 April 2017. Tersedia di: https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/cfcs-ozone.html. Diakses pada 25 Juni. 2023.

BUTLER, J. H. et al. Rekor halokarbon atmosfer selama abad ke-20 dari udara pertama kutub. alam. 399, hal. 749-755. 1999.

FINLAYSON-PITTS, B. J.; PITTS, J. TIDAK. Kimia Homogen dan Heterogen di Stratosfer. di dalam: Kimia Atmosfer Atas dan Bawah. Bab. 12. P. 657-726. San Diego, California: Academic Press, 2000.

INSTITUT LINGKUNGAN DAN SUMBERDAYA ALAM TERBARUKAN BRASIL – IBAMA. Protokol Montreal. 29 November 2022. Tersedia di: https://www.gov.br/ibama/pt-br/assuntos/emissoes-e-residuos/emissoes/protocolo-de-montreal. Diakses pada 25 Juni. 2023.

KIM, K.; SHON, Z.; NGUYEN, H. T.; JEON, E. Tinjauan klorofluorokarbon utama dan alternatif halokarbonnya di udara. Lingkungan Atmosfer. N. 45. P. 1369-1382. 2011.

KEMENTERIAN LINGKUNGAN HIDUP DAN PERUBAHAN IKLIM. Konvensi Wina dan Protokol Montreal. 29 Apr. 2022. Tersedia di: https://www.gov.br/mma/pt-br/assuntos/climaozoniodesertificacao/camada-de-ozonio/convencao-de-viena-e-protocolo-de-montreal. Diakses pada 25 Juni. 2023.

Oleh Stefano Araujo Novais
Guru kimia

Korosi logam, terutama besi, terjadi dalam proses elektrokimia reaksi oksidasi-reduksi.

Kenali gas rumah kaca, dampaknya, dan bagaimana mereka dapat meningkatkan suhu planet kita.

Tahukah kamu apa itu gas ideal? Kenali model gas ideal, cari tahu karakteristiknya, dan lihat latihan soal topik ini!

Pelajari apa itu karbon monoksida, bagaimana karbon monoksida diproduksi dan komplikasi yang ditimbulkan pada manusia saat terpapar gas yang sangat beracun ini.

Klik di sini, pelajari tentang nomenklatur hidrokarbon, yang ditetapkan oleh aturan IUPAC saat ini, dan lihat contohnya.

Manfaat dan bahaya yang disebabkan oleh oksigen.

Pelajari lebih lanjut tentang gas ozon, serta karakteristik, sifat, pembentukan, risiko, dan lapisan ozonnya.

Penipisan lapisan ozon oleh klorofluorokarbon.

Temukan perbedaan antara transformasi gas isotermal, isobarik, dan isovolumetrik.