ქლოროფტორნახშირბადი (CFC): რა არის ის, გამოყენება, ეფექტები

ქლოროფტორნახშირბადები (CFC) არის აქროლადი ნაერთები, რომლებიც მიიღება ნახშირწყალბადებისგან (ჩვეულებრივ მეთანი და ეთანი), რომელშიც წყალბადის ერთი ან მეტი ატომები ჩანაცვლებულია ფტორის ან ქლორის ატომებით. ასევე მოუწოდა ქლოროფტორკარბონები, ასეთ ნაერთებს ჩვეულებრივ მოიხსენიებენ CFC აკრონიმით. CFC-ები ცნობილია დაბალი რეაქტიულობით, იმით, რომ ისინი არ არის აალებადი, აქვთ დაბალი დუღილის წერტილი და არიან უსუნო, უგემოვნო, უფერო და აქვთ დაბალი ტოქსიკურობა.

ქლოროფტორნახშირბადები ძირითადად გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი, წარმოება დაიწყო 1930-იან წლებში და პიკს მიაღწია 1970-იან წლებში, როდესაც გაირკვა, რომ ასეთი ნაერთები პასუხისმგებელნი იყვნენ ოზონის შრის გაფუჭებაზე. სტრატოსფერო. მას შემდეგ მონრეალის პროტოკოლმა დააწესა მკაცრი წესები მისი მოხმარების, იმპორტისა და ექსპორტისთვის, რამაც CFC-ის მოხმარება გაცილებით დაბალია, ვიდრე ათწლეულების წინ იყო.

წაიკითხეთ ასევე: ნახშირბადის მონოქსიდი — ამ უფერო, უსუნო და უაღრესად ტოქსიკური აირის საშიშროება

ამ სტატიის თემები

• 1 - შეჯამება ქლორფტორნახშირბადზე (CFC)
• 2 - რა არის CFC?
• 3 - CFC ფორმულა
• 4 - ქლორფტორნახშირბადის მახასიათებლები (CFC)
• 5 - სად ვიპოვოთ CFC?
• 6 - CFC გამოყენების შედეგები გარემოზე
• 7 - CFC-ების კონტროლი ატმოსფეროში
• 8 - როგორ გაჩნდა ქლოროფტორკარბონები (CFC)?

შეჯამება ქლოროფტორკარბონზე (CFC)

• ქლორფტორკარბონები ან ქლორფტორკარბონები არის ნახშირწყალბადების აქროლადი წარმოებულები, რომლებსაც წყალბადის ატომების ნაცვლად ქლორის ან ფტორის ატომები აქვთ.
• მათ ჩვეულებრივ მოიხსენიებენ აკრონიმით CFC.
• CFC-ები ქიმიურად სტაბილურია, აალებადი, უსუნო, უგემოვნო, უფერო, დაბალი ტოქსიკურობით და დაბალი დუღილის წერტილით.
• ისინი ძირითადად გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი და იყიდებოდა სავაჭრო სახელით Freon.
• მათი წარმოება დაიწყო 1930-იან წლებში, მიაღწია დიდ პიკს 1970-იან წლებში, თუმცა, გაირკვა, რომ ასეთი ნაერთები პასუხისმგებელნი იყვნენ სტრატოსფეროში ოზონის შრის შემცირებაზე.
• 1970-იანი წლების ბოლოს შეიქმნა მონრეალის პროტოკოლი, რომელმაც მკაცრი კონტროლი მოიტანა მოხმარებაზე. CFC-ების წარმოება, იმპორტი და ექსპორტი, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს მათ გამოყენებას და კომერციალიზაციას ნაერთები.

რა არის CFC?

CFC არის აკრონიმი კლასისთვის ნაერთები, რომლებიც ცნობილია როგორც ქლოროფტორკარბონები (ასევე უწოდებენ ქლოროფტორნახშირბადებს ან ქლოროფტორნახშირბადებს), რომელიც შედგება ნახშირწყალბადების აქროლადი წარმოებულები (ზოგადად, მეთანი და ეთანი), რომელშიც წყალბადის ერთი ან მეტი ატომები ჩანაცვლებულია ფტორის ან ქლორის ატომებით.

არ გაჩერდე ახლა... საჯაროობის შემდეგ კიდევ არის ;)

CFC ფორმულა

CFC-ებს ჩვეულებრივ აქვთ ზოგადი ფორმულა CCl_ნფ_4–n, როდესაც მიღებულია მეთანისგან და C₂კლ_ნფ_6–nროდესაც მიღებულია ეთანისგან. ამ შემთხვევაში, "n"-ის მნიშვნელობა არ შეიძლება იყოს ნული. CFC-ები ასევე ცნობილია მათი კომერციული ნომენკლატურით, რომელიც იყენებს ციფრებს, რათა მიუთითოს რომელ CFC-ს ვგულისხმობთ. ამ ნომენკლატურის ზოგადი ფორმულა არისCFC-XY, სადაც X არის წყალბადების რაოდენობა პლუს ერთი ერთეული (H + 1), ხოლო Y წარმოადგენს ფტორის ატომების რაოდენობას.

ქლორის ატომები ამ ნომენკლატურაში არ ჩანს, მაგრამ მათი ამოცნობა ადვილია, თუ გავიხსენებთ, რომ ნახშირბადის ატომები შექმენით მხოლოდ ოთხი ქიმიური ბმა. ამრიგად, CFC-11-ს აქვს 1 ნახშირბადის ატომი, არ არის წყალბადის ატომი (X = 1, შესაბამისად, H + 1 = 1, შესაბამისად, H = 0) და 1 ფტორის ატომი (Y = 1). ვინაიდან ნახშირბადი ქმნის 4 ბმას და ჯერჯერობით მხოლოდ 1 ფტორის ატომია გამოვლენილი, მაშინ არის 3 ქლორის ატომი, ანუ CFC-11 არის CCl.₃ფ.

ანალოგიურად, CFC-22-ს აქვს 1 ნახშირბადის ატომი, 1 წყალბადის ატომი, 2 ფტორის ატომი და, რადგან ნახშირბადი ქმნის 4 ქიმიურ ბმას, მხოლოდ 1 ქლორის ატომი; შესაბამისად, CFC-22 არის CHClF₂.

ამისთვის CFC-ები ორი ან მეტი ნახშირბადის ატომით, მიღებულია ზოგადი ფორმულა CFC-XYZ, რაზე:

• X არის ნახშირბადის რაოდენობა, რომელიც გამოკლებულია ერთ ერთეულს (C – 1).
• Y არის წყალბადების რაოდენობა პლუს ერთი ერთეული (H + 1).
• Z არის ფტორის ატომების რაოდენობა.

ანალოგიურად, ქლორის ატომები მიიღება სხვაობით ნახშირბადის ატომის ოთხი ბმის საფუძველზე. თუმცა, გახსოვდეთ, რომ იქნება ნახშირბად-ნახშირბადის ბმა, ამიტომ მაკავშირებელთა საერთო რაოდენობა უდრის ექვსს (ისევე, როგორც ეთანში).

მაგალითად, CFC-113-ს აქვს X = 1, ამიტომ მას აქვს 2 ნახშირბადის ატომი (C – 1 = 1, C = 2); აქვს Y = 1, ამიტომ არ აქვს წყალბადის ატომები (H + 1 = 1, H = 0); აქვს Z = 3, ამიტომ მას აქვს 3 ფტორის ატომი. ამრიგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ CFC-113 არის C₂კლ₃ფ₃.

იხილეთ ასევე: როგორ განისაზღვრება ნახშირწყალბადების ნომენკლატურა

ქლოროფტორნახშირბადის (CFC) მახასიათებლები

CFC-ებს აქვთ ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლები, რომლებიც ამართლებს მათ ძირითად სამრეწველო და კომერციულ გამოყენებას.

• აალებადი;
• უგემოვნო (უგემოვნო);
• უსუნო (სუნის გარეშე);
• დაბალი ტოქსიკურობა;
• კარგი ქიმიური სტაბილურობა;
• დაბალი კოროზიულობა გამოყენების დროს;
• დაბალი ფასი;
• აქროლადები (დუღილის წერტილი 0 °C-თან ახლოს);
• გონივრული ღირებულება.

სად გამოიყენება ქლოროფტორკარბონები (CFC)?

CFC გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი.

მათი უსაფრთხოების, ცვალებადობის, ღირებულებისა და ქიმიური სტაბილურობის გამო, CFC-ები კარგი ნაერთებია გამოსაყენებლად. როგორც:

• გამხსნელები;
• ცეცხლმაქრები;
• აეროზოლური ქილებში საწვავი (როგორიცაა სპრეის დეოდორანტი);
• როგორც გამაგრილებელი აირები (მაცივრებში, საყინულეებში და სამაცივრო მოწყობილობებში);
• როგორც აფეთქების აგენტები ქაფის წარმოებაში, როგორიცაა პოლიურეთანი.

CFC-ები იყიდებოდა ბაზარზე DuPont-ის ქიმიური მრეწველობის მიერ რეგისტრირებული სახელწოდებით Freon.

სად ვიპოვო CFC?

დღეს პლანეტაზე არსებული CFC-ების უმეტესობა ანთროპოგენური (ადამიანის) წარმოშობისაა. კვლევები ამას ადასტურებს ბუნებრივი აქტივობიდან მიღებული CFC-ის რაოდენობა მცირეა ადამიანის მიერ წარმოებულთან შედარებით. ყინულზე არც თუ ისე დაბალი ფენების წაკითხვა მიუთითებს იმაზე, რომ მე-19 საუკუნეში CFC-ების კონცენტრაცია ატმოსფეროში პრაქტიკულად ნულოვანი იყო.

სინამდვილეში, CFC წარმოება დაიწყო 1930-იან წლებში, პიკებით 1970-იან და 1980-იან წლებში და მონაცემები აჩვენეთ, რომ CFC-11 და CFC-12 წარმოება გაიზარდა 100 ტონიდან 1931 წელს 583 ათას ტონამდე. 1980. მისი წარმოება შეჩერდა მხოლოდ 1980-იანი წლების ბოლოს, მონრეალის პროტოკოლის დაწესებულებით.. წარმოებული CFC-ების უმეტესობა მიგრირებს ატმოსფეროს ზედა ფენები, როგორიცაა სტრატოსფერო, რომელსაც მძიმე შედეგები აქვს დედამიწაზე ჩვენს ცხოვრებაზე.

CFC გამოყენების შედეგები გარემოსთვის

CFC-ების მასიურმა გამოყენებამ მკვეთრად იმოქმედა ოზონის შრეზე.

CFC-ები ისინი მჭიდროდ არიან დაკავშირებული პრობლემასთან, რომელიც ცნობილია როგორცხვრელი ოზონის შრეში, ფენით მდიდარი ოზონი (O₃), პასუხისმგებელია მზის რადიაციის ნაწილის შთანთქმაზე და რომელიც მდებარეობს სტრატოსფეროში (ხმელეთის ნიადაგთან მიმართებაში 15-30 კმ).

მიუხედავად იმისა, რომ ჰაერზე უფრო მკვრივია, CFC-ები ქიმიურად სტაბილურია და მთავრდება ქვედა ფენებიდან ატმოსფეროდან (ტროპოსფეროდან) სტრატოსფერომდე წნევისა და ტემპერატურის სხვაობის შედეგად. ასეთი ფენების შერევის მექანიზმები უფრო სწრაფია, ვიდრე ქიმიური პროცესებისთვის საჭირო დრო ჰაერიდან CFC-ების მოსაშორებლად. ისინი მთავრდება ჰაერისა და დამაბინძურებლების შეფუთვით, ისევე როგორც ადამიანები, რომლებიც ატარებენ ჰაერის ბუშტში.

აღმოიფხვრას ტროპოსფეროში და არ მიაღწიოს სტრატოსფეროს, CFC-ების განადგურების მხოლოდ ორი გზა არსებობს:დეპონირება (წვიმით) ან რეაქცია. ხდება ისე, რომ ასეთი ნაერთები ცუდად იხსნება წყალში და, შესაბამისად, წვიმა არ არის კარგი მექანიზმი CFC აირების აღმოსაფხვრელად. რაც შეეხება რეაქციებს, საჭიროა ჟანგვის აგენტები, როგორიცაა ჰიდროქსილის რადიკალები, ნიტრატი ან ოზონი.

თუმცა, ასეთი ჟანგვითი რადიკალების სტაბილურობისა და დაბალი რეაქტიულობის გათვალისწინებით, CFC-ები საბოლოოდ რჩებიან ჰაერში დიდი ხნის განმავლობაში და მშვიდად მიაღწიეთ სტრატოსფეროს. უბრალოდ შედარებისთვის, ჰიდროქსილის რადიკალს 80 წელი სჭირდება CFC-ებთან რეაგირებისთვის, რასაც დაახლოებით 17 დღე სჭირდება მეთანოლთან.

ერთხელ სტრატოსფეროში CFC-ები შეიძლება განიცადოს ფოტოლიზის რეაქცია (ირღვევა სინათლის მოქმედებით) და გამოყოფს ქლორის რადიკალებს. მაგალითად, ჩვენ გამოვიყენებთ CFC-11 (CFCl₃) და CFC-12 (CF₂კლ₂):

• CFC-ის ფოტოლიზი: CFCl₃ (ან CF₂კლ₂) + სინათლე → CFCl₂ (ან CF₂Cl) + Cl
• ო დაკარგვა₃ შუა და ზედა სტრატოსფეროში:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + O → Cl + O₂

გლობალური: The₃ +O → 2O₂

• ო დაკარგვა₃ ქვედა სტრატოსფეროში:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + HO₂ → HOCl + O₂

HOCl + სინათლე → Cl + OH

OH + O₃ → HO₂ + ო₂

საერთო ჯამში: 2O₃ → 30₂

ახლა მეცნიერული კონსენსუსია, რომ შენ CFC არის ძირითადი აგენტები ოზონის შრეში აღმოჩენილ ხვრელში, 1970-იანი წლების ბოლოს, ანტარქტიდის რეგიონში.

გაიგე მეტი: რა არის სათბურის აირები?

CFC-ების კონტროლი ატმოსფეროში

ატმოსფეროში CFC-ების შემცველობისა და ოზონის შრის შემცირებისადმი მათი შეშფოთების დემონსტრირების მიზნით, 1985 წელს რამდენიმე ქვეყანა შეხვდა ავსტრიაში, უფრო სწორედ ვენაში, ვენის კონვენცია ოზონის შრის დაცვის შესახებ. ეს მოვლენა უაღრესად მნიშვნელოვანი იყო 1987 წელს მონრეალის პროტოკოლის შექმნისთვის ნივთიერებები, რომლებიც ანადგურებენ ოზონის შრეს, საერთაშორისო ხელშეკრულება, რომელიც ძალაში შევიდა პირველივე დღეს 1989 წლიდან.

მონრეალის ოქმს ხელი მოაწერეს რამდენიმე ქვეყანამ, მათ შორის ბრაზილიამა, რომელმაც იურიდიული ძალა მისცა მის ქმედებებს No. მთავარი მიზანი პროგრესული იქნება ოზონის შრის დამშლელი ნივთიერებების წარმოებისა და მოხმარების შემცირება (SDO) მის სრულ აღმოფხვრამდე.

მონრეალის პროტოკოლი ერთადერთი მრავალმხრივი გარემოსდაცვითი შეთანხმებაა, რომლის მიღებაც უნივერსალურია, ანუ 197 სახელმწიფო ვალდებულია დაიცვას ოზონის შრე. ბრაზილიაში CFC-ების იმპორტი აკრძალულიაისევე, როგორც არ არსებობს ODS-ის ეროვნული წარმოება. კონტროლს ევალება იბამა და მხოლოდ ზოგიერთი SDO-ის შემოტანაა დაშვებული, მაგრამ შეზღუდვებითა და ფართო კონტროლით.

როგორ გაჩნდა ქლოროფტორკარბონები (CFC)?

1920-იან წლებში, მაცივრები და კონდიცირების სისტემები გამოიყენება კომპოსტითისეთი როგორიცაა ამიაკი, ქლორმეთანი, პროპანი და გოგირდის დიოქსიდი როგორც გამაგრილებლები. მიუხედავად იმისა, რომ ეფექტური იყო, ასეთი ნაერთები იყო ტოქსიკური და აალებადი. გარდა ამისა, მათთან ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს არა მხოლოდ სერიოზული ზიანი, არამედ სიკვდილიც.

იქ იყო გუნდი, რომელსაც ხელმძღვანელობდა თომას მიდგლი უმცროსი მუშაობდა ალტერნატივის შემუშავებაზე რომ არ ჰქონდა ისეთი პრობლემები, რომ გამაგრილებლის ფუნქცია ყოფილიყო. გუნდმა ყურადღება გაამახვილა ჰალოგენურ ნაერთებზე, რომლებიც ცნობილია მათი არასტაბილურობითა და ქიმიური ინერტულობით, ნივთიერებებისთვის საინტერესო თვისებებით.

პირველი შემუშავებული ნაერთი იყო CF₂კლ₂, იმ დროს ცნობილი როგორც ფრეონი (ან CFC-12). მისი სტიპენდიისთვის მიდლიმ მიიღო მრავალი ჯილდო, მათ შორის ქიმიური მრეწველობის საზოგადოების პერკინის მედალი. 1937 და პრისტლის მედალი, ამერიკის ქიმიური საზოგადოების უმაღლესი ჯილდო (ამერიკული ქიმიის საზოგადოება).

1970-იან წლებში CFC-ები ფართოდ იყო გავრცელებულიწლიური წარმოება 1 მილიონ ტონას აღწევს, რაც ქიმიური მრეწველობის თითქმის 500 მილიონი დოლარის წილს წარმოადგენს.

წყაროები:

ანდინო, ჯ. მ. ქლოროფტორნახშირბადები (CFC) უფრო მძიმეა ვიდრე ჰაერი, ასე რომ, როგორ ფიქრობენ მეცნიერები, რომ ეს ქიმიკატები ოზონის შრის სიმაღლეს აღწევენ, რათა უარყოფითად იმოქმედონ მასზე? სამეცნიერო ამერიკელი. 21 ოქტ. 1999. ხელმისაწვდომია: < https://www.scientificamerican.com/article/chlorofluorocarbons-cfcs/>. წვდომა 25 ივნისს. 2023.

AMERICAN CHEMICAL Society – ACS. ქლოროფტორნახშირბადები და ოზონის დაქვეითება. ACS ეროვნული ისტორიული ქიმიური ღირსშესანიშნაობა. 18 აპრ. 2017. Ხელმისაწვდომია: https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/cfcs-ozone.html. წვდომა 25 ივნისს. 2023.

ბატლერი, ჯ. ჰ. და სხვ. ატმოსფერული ჰალოკარბონების ჩანაწერი მეოცე საუკუნის განმავლობაში პოლარული ჰაერიდან. Ბუნება. 399, გვ. 749-755. 1999.

ფინლეისონ-პიტსი, ბ. ჯ. პიტსი, ჯ. არა. ჰომოგენური და ჰეტეროგენული ქიმია სტრატოსფეროში. in: ზედა და ქვედა ატმოსფეროს ქიმია. თავ. 12. პ. 657-726. სან დიეგო, კალიფორნია: აკადემიური პრესა, 2000 წ.

ბრაზილიის გარემოს დაცვისა და განახლებადი ბუნებრივი რესურსების ინსტიტუტი - IBAMA. მონრეალის პროტოკოლი. 29 ნოემ. 2022. Ხელმისაწვდომია: https://www.gov.br/ibama/pt-br/assuntos/emissoes-e-residuos/emissoes/protocolo-de-montreal. წვდომა 25 ივნისს. 2023.

კიმ, კ. შონ, ზ. ნგუენი, ჰ. თ. ჯეონი, ე. ძირითადი ქლოროფტორნახშირბადის მიმოხილვა და მათი ჰალოკარბონის ალტერნატივები ჰაერში. ატმოსფერული გარემო. ნ. 45. პ. 1369-1382. 2011.

გარემოს დაცვისა და კლიმატის ცვლილების სამინისტრო. ვენის კონვენცია და მონრეალის პროტოკოლი. 29 აპრ. 2022. Ხელმისაწვდომია: https://www.gov.br/mma/pt-br/assuntos/climaozoniodesertificacao/camada-de-ozonio/convencao-de-viena-e-protocolo-de-montreal. წვდომა 25 ივნისს. 2023.

სტეფანო არაუჯო ნოვაისის მიერ
ქიმიის მასწავლებელი

ლითონების, ძირითადად რკინის, კოროზია ხდება რედოქს რეაქციების ელექტროქიმიურ პროცესებში.

გაეცანით სათბურის გაზებს, მათ ზემოქმედებას და როგორ შეუძლიათ მათ გაზარდონ ჩვენი პლანეტის ტემპერატურა.

იცით რა არის იდეალური გაზი? გაეცანით იდეალურ გაზის მოდელს, გაარკვიეთ რა მახასიათებლები აქვს მას და ნახეთ ამოხსნილი სავარჯიშოები ამ თემაზე!

შეიტყვეთ რა არის ნახშირბადის მონოქსიდი, როგორ წარმოიქმნება ის და რა გართულებები იწვევს ადამიანებს ამ უკიდურესად ტოქსიკური გაზის ზემოქმედებისას.

დააწკაპუნეთ აქ, გაეცანით ნახშირწყალბადების ნომენკლატურას, რომელიც დადგენილია IUPAC-ის მიმდინარე წესებით და იხილეთ მაგალითები.

ჟანგბადით გამოწვეული სარგებელი და ზიანი.

შეიტყვეთ მეტი ოზონის გაზის, ასევე მისი მახასიათებლების, თვისებების, წარმოქმნის, რისკებისა და ოზონის შრის შესახებ.

ოზონის შრის დაშლა ქლოროფტორნახშირბადის მიერ.

აღმოაჩინეთ განსხვავება იზოთერმულ, იზობარულ და იზოვოლუმეტრულ აირის გარდაქმნებს შორის.