クロロフルオロカーボン (CFC): その概要、用途、効果

クロロフルオロカーボン (CFC) 揮発性化合物であり、炭化水素に由来する (通常はメタンとエタン)、1 つ以上の水素原子がフッ素または塩素原子に置き換えられます。クロロフルオロカーボンとも呼ばれるこのような化合物は、一般に頭字語 CFC と呼ばれます。ＣＦＣは、反応性が低く、不燃性であり、沸点が低く、無臭、無味、無色であり、毒性が低いことで知られている。

クロロフルオロカーボンは主に冷却剤として使用され、1930 年代に生産が始まり、ピークは 1970 年代で、そのとき、そのような化合物がオゾン層破壊の原因であることが認識されました。成層圏。それ以来、モントリオール議定書によりその消費、輸出入に関する厳格な規則が確立され、CFC の消費量は数十年前に比べて大幅に減少しました。

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この記事のトピックス

1 - クロロフルオロカーボン (CFC) の概要
2 - CFCとは何ですか?
3 - フロン配合
4 - フロン類（CFC）の特徴
5 - CFCはどこで見つかりますか?
6 - CFC 使用による環境への影響
7 - 大気中のフロンの管理
8 - クロロフルオロカーボン (CFC) はどのようにして出現しましたか?

クロロフルオロカーボン（CFC）についてのまとめ

クロロフルオロカーボンまたはクロロフルオロカーボンは、水素原子の代わりに塩素原子またはフッ素原子を有する炭化水素の揮発性誘導体です。
これらは一般に頭字語 CFC と呼ばれます。
CFC は化学的に安定しており、不燃性、無臭、無味、無色で、毒性が低く、沸点が低いです。
これらは主に冷却剤として使用され、フロンという商品名で販売されていました。
これらは 1930 年代に生成され始め、1970 年代に大きなピークに達しましたが、これらの化合物が成層圏のオゾン層を減少させる原因となっていることが判明しました。
1970年代の終わりにモントリオール議定書が制定され、消費が厳しく制限されました。 CFC の製造、輸出入が可能となり、CFC の使用と商業化が大幅に減少します。化合物。

CFCとは何ですか?

CFC は、次のクラスの頭字語です。 クロロフルオロカーボンとして知られる化合物 (クロロフルオロカーボンまたはクロロフルオロカーボンとも呼ばれます)、次のものから構成されます。 炭化水素の揮発性誘導体 （一般に、メタンおよびエタン）、1 つまたは複数の水素原子がフッ素または塩素原子で置き換えられます。

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フロン配合

CFC には通常、 一般式 CCl_nF_4–n、メタンに由来する場合、および C₂Cl_nF_6-n、エタンから得られる場合。この場合、「n」の値をゼロにすることはできません。フロン類 商業的な命名法でもよく知られています、どの CFC を指すのかを数字で示しています。 この命名法の一般式は次のとおりです。フロン-XYここで、X は水素の数に 1 単位 (H + 1) を加えたもので、Y はフッ素原子の数を表します。

塩素原子はこの命名法には登場しませんが、炭素原子であることを覚えていれば簡単に識別できます。化学結合を4つだけ作る. したがって、CFC-11 には炭素原子が 1 つあり、水素原子はありません (X = 1、したがって H + 1 = 1、したがって H = 0)、フッ素原子が 1 つあります (Y = 1)。炭素は 4 つの結合を形成し、これまでのところフッ素原子は 1 つだけ確認されているため、塩素原子は 3 つあります。つまり、CFC-11 は CCl です。₃F.

同様に、CFC-22 には 1 つの炭素原子、1 つの水素原子、2 つのフッ素原子があり、炭素は 4 つの化学結合を形成するため、塩素原子は 1 つだけです。したがって、CFC-22 は CHClF です。₂.

ために 炭素数が2以上のフロンで、一般式CFC-XYZが採用されています。、何の上に：

X は 1 単位から差し引かれた炭素の数 (C – 1) です。
Y は、水素の数に 1 単位を加えたもの (H + 1) です。
Z は存在するフッ素原子の数です。

同様に塩素原子も炭素原子の4つの結合に基づく差でとります。ただし、炭素-炭素結合が存在するため、リンカーの総数は 6 つになることに注意してください (エタンの場合と同様)。

たとえば、CFC-113 は X = 1 なので、炭素原子が 2 つあります (C – 1 = 1、C = 2)。 Y = 1 であるため、水素原子はありません (H + 1 = 1、H = 0)。 Z = 3 なので、フッ素原子が 3 つあります。したがって、CFC-113 は C であると言えます。₂Cl₃F₃.

こちらもご覧ください: 炭化水素の命名法はどのように定義されていますか

フロン類（CFC）の特徴

CFC は、主な産業および商業用途に適した物理的および化学的特性を備えており、次のとおりです。

可燃性;
味気ない（味のない）;
無臭（無臭）;
毒性が低い。
良好な化学的安定性。
使用中の腐食性が低い。
低価格;
揮発性物質（沸点 0℃に近い）;
リーズナブルなコスト。

クロロフルオロカーボン (CFC) はどこで使用されますか?

CFC は、安全性、揮発性、コスト、化学的安定性の点から、使用に適した化合物であることが証明されています。 として:

溶剤;
消火器;
エアゾール缶内の噴射剤（スプレー消臭剤など）。
冷媒ガスとして（冷蔵庫、冷凍庫、冷凍機器内）
ポリウレタンなどのフォームの製造における発泡剤として。

CFC は、デュポン化学産業によって登録名フレオンで市場に販売されました。

CFCはどこで見つけられますか?

現在地球上に存在する CFC のほとんどは人為的 (人間) 起源のものです。研究はそれを証明しています 自然活動に由来するCFCの量は、人間が生成するものと比較すると微量です. 氷よりそれほど低い層の測定値は、19 世紀には大気中の CFC 濃度が実質的にゼロであったことを示しています。

実際、CFC の生産は 1930 年代に始まり、1970 年代と 1980 年代にピークに達しました。 CFC-11 と CFC-12 の生産量が 1931 年の 100 トンから 1931 年には 583 千トンに増加したことを示しています。 1980. その生産は、モントリオール議定書の制定により 1980 年代の終わりにのみ停止されました。. 生産された CFC のほとんどは次の場所に移行します。大気の上層成層圏など、地球上の私たちの生活に深刻な影響を及ぼします。

CFC 使用による環境への影響

CFC の影響を受けた地球の大気の眺め。 — CFC の大量使用はオゾン層に急激な影響を与えています。

フロン類 として知られる問題と密接に関係しています。オゾン層の穴、豊富な層オゾン（O₃)、太陽放射の一部を吸収する責任があり、成層圏（地上土壌に対して15〜30 km）に位置しています。

CFC は空気よりも密度が高いにもかかわらず、化学的に安定しており、 下層から運ばれてしまう 圧力と温度の違いにより、大気（対流圏）から成層圏まで移動します。このような層間混合メカニズムは、最終的に、空気中から CFC を除去するための化学プロセスに必要な時間よりも高速になります。人間が熱気球で運ばれるのと同じように、彼らは空気と汚染物質のパッケージに入れられて運ばれることになります。

成層圏に到達せずに対流圏で消滅するため、 CFC を処分するには 2 つの方法しかありません。沈着（雨による）または反応. たまたまそのような化合物は水に溶けにくいため、雨は CFC ガスを除去するための良いメカニズムではありません。反応に関する限り、ヒドロキシルラジカル、硝酸塩、オゾンなどの酸化剤が必要です。

しかし、その安定性と酸化性ラジカルとの反応性の低さを考慮すると、 フロンは空気中に長期間滞留することになる そして静かに成層圏に到達します。比較のために言うと、ヒドロキシルラジカルが CFC と反応するには 80 年かかりますが、メタノールと反応するには約 17 日かかります。

成層圏に入るとCFCは 光分解反応を受ける可能性があります （光の作用により分解）塩素ラジカルを放出します。例として、CFC-11 (CFCl) を使用します。₃) および CFC-12 (CF₂Cl₂):

CFC の光分解: CFCl₃ (またはCF₂Cl₂) + 光 → CFCl₂ (またはCF₂Cl) + Cl
ああ損失₃ 中層および上部成層圏では：

Cl+O₃ →ClO+O₂

ClO + O → Cl + O₂

グローバル:₃ +O→2O₂

ああ損失₃ 下層成層圏では：

Cl+O₃ →ClO+O₂

ClO + H2O₂ → HOCl + O₂

HOCl + 光 → Cl + OH

ああ + ああ₃ →ほ₂ +O₂

全体: 2O₃ → 30₂

現在、科学的なコンセンサスとなっているのは、 あなた CFC は重要な薬剤です 1970年代後半、南極地域のオゾン層で発見された穴.

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大気中のフロン類の管理

大気中の CFC を封じ込め、オゾン層の減少に対する懸念を示す方法として、1985 年にいくつかの国がオーストリア、より正確にはウィーンで会合しました。 オゾン層保護のためのウィーン条約. この出来事は、1987 年のモントリオール議定書の制定にとって非常に重要でした。オゾン層を破壊する物質、初日に発効した国際条約 1989年から。

モントリオール議定書はブラジルを含むいくつかの国によって署名され、政令第 2 号によってその行動に法的効力が与えられました。主な目的は進歩的なものになるだろう いわゆるオゾン層を破壊する物質の生産と消費を削減する (SDO) 完全に排除されるまで。

モントリオール議定書は、その採択が普遍的である唯一の多国間環境協定であり、つまり 197 か国がオゾン層の保護に取り組んでいます。 ブラジルではフロン類の輸入が禁止されている、ODSの国内生産がないのと同じです。管理はIbamaが担当しており、一部のSDOのみが輸入を許可されていますが、制限と広範な管理が付いています。

クロロフルオロカーボン (CFC) はどのようにしてできたのでしょうか?

1920年代には、 堆肥を使用した冷蔵庫とエアコンシステムアンモニア、クロロメタン、プロパンなどそして二酸化硫黄冷却剤として。効果的であるにもかかわらず、そのような化合物は 有毒で引火性がある. さらに、これらにさらされると深刻な損傷を引き起こすだけでなく、死に至る可能性もあります。

そこにいたのは、 トーマス・ミジリー・ジュニアは代替手段の開発に取り組んだ 冷却剤として機能するような問題はありませんでした。研究チームは、揮発性と化学的不活性性で知られるハロゲン化化合物、つまり物質にとって興味深い特性に焦点を当てました。

最初に開発された化合物はCFでした₂Cl₂、当時はフロン（またはCFC-12）として知られていました。ミジリーはその奨学金により、化学工業協会のパーキンメダルを含む数多くの栄誉を受賞しました。 1937 年にアメリカ化学会 (American Chemical Society) の最高賞であるプリーストリーメダルを受賞しました。

1970年代にはCFCが蔓延した、年間生産量は100万トン近くに達し、化学業界のほぼ5億ドルのシェアを占めています。

出典:

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