Chlorfluorangliavandenilis (CFC): kas tai yra, naudojimas, poveikis

Chlorfluorangliavandeniliai (CFC) yra lakieji junginiai, kurie gauti iš angliavandenilių (dažniausiai metanas ir etanas), kuriuose vienas ar keli vandenilio atomai yra pakeisti fluoro arba chloro atomais. Taip pat vadinami chlorfluorangliavandeniliais, tokie junginiai paprastai vadinami akronimu CFC. CFC yra žinomi dėl savo mažo reaktyvumo, dėl to, kad jie yra nedegūs, turi žemą virimo temperatūrą, yra bekvapiai, beskoniai, bespalviai ir mažai toksiški.

Chlorfluorangliavandeniliai daugiausia naudojami kaip aušinimo skysčiai, pradėti gaminti praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje ir viršūnę pasiekė aštuntajame dešimtmetyje, kai buvo suprasta, kad tokie junginiai yra atsakingi už ozono sluoksnio ardymą. stratosfera. Nuo tada Monrealio protokole buvo nustatytos griežtos jo vartojimo, importo ir eksporto taisyklės, todėl CFC suvartojimas yra daug mažesnis nei prieš dešimtmečius.

Taip pat skaitykite: Anglies monoksidas – šių bespalvių, bekvapių ir labai toksiškų dujų keliami pavojai

Šio straipsnio temos

• 1 – Santrauka apie chlorfluorangliavandenilį (CFC)
• 2 – kas yra CFC?
• 3 – CFC formulė
• 4 – Chlorfluorangliavandenilių (CFC) charakteristikos
• 5 – Kur rasti CFC?
• 6 – CFC naudojimo pasekmės aplinkai
• 7 – CFC kontrolė atmosferoje
• 8 – Kaip atsirado chlorfluorangliavandeniliai (CFC)?

Santrauka apie chlorfluorangliavandenilį (CFC)

• Chlorfluorangliavandeniliai arba chlorfluorangliavandeniliai yra lakūs angliavandenilių dariniai, kuriuose vietoj vandenilio atomų yra chloro arba fluoro atomai.
• Paprastai jie vadinami akronimu CFC.
• CFC yra chemiškai stabilūs, nedegūs, bekvapiai, beskoniai, bespalviai, mažo toksiškumo ir žemos virimo temperatūros.
• Jie daugiausia naudojami kaip aušinimo skysčiai ir buvo parduodami prekiniu pavadinimu Freon.
• Jie buvo pradėti gaminti praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, o didžiausią piką pasiekė aštuntajame dešimtmetyje, tačiau buvo suvokta, kad tokie junginiai yra atsakingi už ozono sluoksnio mažinimą stratosferoje.
• Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje buvo priimtas Monrealio protokolas, kuriuo buvo griežtai kontroliuojamas vartojimas. CFC gamyba, importas ir eksportas, žymiai sumažinant jų naudojimą ir komercializavimą junginiai.

Kas yra CFC?

CFC yra klasės santrumpa junginiai, žinomi kaip chlorfluorangliavandeniliai (dar vadinami chlorfluorangliavandeniliais arba chlorfluorangliavandeniliais), susidedantys iš lakieji angliavandenilių dariniai (apskritai, metanas ir etanas), kuriame vienas ar daugiau vandenilio atomų yra pakeisti fluoro arba chloro atomais.

Nesustok dabar... Po viešumos dar daugiau ;)

CFC formulė

CFC paprastai turi bendroji formulė CCl_nF_4–n, kai gaunamas iš metano, ir C₂Cl_nF_6–n, kai gaunamas iš etano. Šiuo atveju „n“ reikšmė negali būti lygi nuliui. CFC taip pat gerai žinomi dėl savo komercinės nomenklatūros, kuriame naudojami skaičiai, nurodantys, apie kurį CFC turime omenyje. Bendra šios nomenklatūros formulė yraCFC-XY, kur X yra vandenilių skaičius plius vienas vienetas (H + 1), o Y reiškia fluoro atomų skaičių.

Chloro atomų šioje nomenklatūroje nėra, tačiau juos lengva atpažinti, jei prisimename, kad anglies atomai sudaryti tik keturis cheminius ryšius. Todėl CFC-11 turi 1 anglies atomą, neturi vandenilio atomo (X = 1, todėl H + 1 = 1, todėl H = 0) ir 1 fluoro atomą (Y = 1). Kadangi anglis sudaro 4 ryšius, o iki šiol buvo nustatytas tik 1 fluoro atomas, yra 3 chloro atomai, tai yra, CFC-11 yra CCl₃F.

Panašiai CFC-22 turi 1 anglies atomą, 1 vandenilio atomą, 2 fluoro atomus ir, kadangi anglis sudaro 4 cheminius ryšius, tik 1 chloro atomą; todėl CFC-22 yra CHClF₂.

Dėl CFC, turinčių du ar daugiau anglies atomų, taikoma bendra formulė CFC-XYZ, ant ko:

• X yra anglies atomų skaičius, atimtas iš vieno vieneto (C – 1).
• Y yra vandenilių skaičius plius vienas vienetas (H + 1).
• Z yra fluoro atomų skaičius.

Panašiai chloro atomai paimami pagal skirtumą, pagrįstą keturiomis anglies atomo jungtimis. Tačiau atminkite, kad bus anglies-anglies ryšys, todėl bendras jungčių skaičius yra šeši (kaip ir etane).

Pavyzdžiui, CFC-113 turi X = 1, taigi turi 2 anglies atomus (C – 1 = 1, C = 2); turi Y = 1, taigi neturi vandenilio atomų (H + 1 = 1, H = 0); turi Z = 3, taigi turi 3 fluoro atomus. Taigi galime teigti, kad CFC-113 yra C₂Cl₃F₃.

Taip pat žiūrėkite: Kaip apibrėžiama angliavandenilių nomenklatūra

Chlorfluorangliavandenilių (CFC) charakteristikos

CFC turi fizinių ir cheminių savybių, kurios pateisina jų pagrindinį pramoninį ir komercinį naudojimą, jie yra:

• degus;
• neskanus (neskanus);
• bekvapis (be kvapo);
• mažas toksiškumas;
• geras cheminis stabilumas;
• mažas koroziškumas naudojimo metu;
• žema kaina;
• lakiosios medžiagos (virimo taškas arti 0 °C);
• protinga kaina.

Kur naudojami chlorfluorangliavandeniliai (CFC)?

CFC naudojami kaip šaltnešiai.

Dėl savo saugumo, nepastovumo, sąnaudų ir cheminio stabilumo CFC pasirodė esantys geri naudoti junginiai. kaip:

• tirpikliai;
• gesintuvai;
• propelentai aerozolių balionėliuose (pavyzdžiui, purškiamas dezodorantas);
• kaip šaltnešio dujos (šaldytuvuose, šaldikliuose ir šaldymo prietaisuose);
• kaip pučiamosios medžiagos gaminant putas, tokias kaip poliuretanas.

DuPont chemijos pramonė CFC pardavė rinkoje registruotu pavadinimu Freon.

Kur rasti CFC?

Dauguma šiandien planetoje egzistuojančių CFC yra antropogeninės (žmogaus) kilmės. Tyrimai tai įrodo CFC kiekis, gaunamas iš natūralios veiklos, yra nedidelis, palyginti su tuo, kurį gamina žmonės. Ne daug žemesnių už ledą sluoksnių rodmenys rodo, kad XIX amžiuje CFC koncentracija atmosferoje buvo praktiškai lygi nuliui.

Tiesą sakant, CFC gamyba prasidėjo praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, o didžiausias buvo 1970 ir 1980 m. parodyta, kad CFC-11 ir CFC-12 gamyba išaugo nuo 100 tonų 1931 m. iki 583 tūkst. 1980. Jo gamyba sustojo tik devintojo dešimtmečio pabaigoje, kai buvo priimtas Monrealio protokolas. Dauguma pagamintų CFC migruoja į viršutiniai atmosferos sluoksniai, pavyzdžiui, stratosfera, kuri turi rimtų pasekmių mūsų gyvenimui Žemėje.

CFC naudojimo pasekmės aplinkai

Masinis CFC naudojimas staigiai paveikė ozono sluoksnį.

CFC yra glaudžiai susiję su problema, žinoma kaipskylė ozono sluoksnyje, turtingas sluoksnis ozonas (O₃), atsakinga už dalies saulės spinduliuotės sugėrimą ir esanti stratosferoje (15-30 km žemės paviršiaus atžvilgiu).

Nepaisant to, kad CFC yra tankesnis už orą, jie yra chemiškai stabilūs ir galų gale nešamas iš apatinių sluoksnių iš atmosferos (troposferos) į stratosferą dėl slėgio ir temperatūros skirtumų. Tokie tarpsluoksnių maišymo mechanizmai baigiasi greičiau nei laikas, reikalingas cheminiams procesams pašalinti iš oro CFC. Jie gabenami oro ir teršalų pakuotėse, panašiai kaip žmonės, vežami oro balionu.

Pašalinti troposferoje ir nepasiekti stratosferos, Yra tik du CFC šalinimo būdai:nusėdimas (lietus) arba reakcija. Taip atsitinka, kad tokie junginiai blogai tirpsta vandenyje, todėl lietus nėra tinkamas CFC dujų šalinimo mechanizmas. Kalbant apie reakcijas, reikalingi oksidatoriai, tokie kaip hidroksilo radikalai, nitratas arba ozonas.

Tačiau, atsižvelgiant į stabilumą ir mažą reaktyvumą su tokiais oksiduojančiais radikalais, CFC ore išlieka ilgą laiką ir tyliai pasiekti stratosferą. Palyginimui, hidroksilo radikalui reikia 80 metų, kad sureaguotų su CFC, o su metanoliu tam reikia maždaug 17 dienų.

Patekę į stratosferą, CFC gali vykti fotolizės reakcija (suyra veikiant šviesai) ir išskiria chloro radikalus. Pavyzdžiui, naudosime CFC-11 (CFCl₃) ir CFC-12 (CF₂Cl₂):

• CFC fotolizė: CFCl₃ (arba CF₂Cl₂) + šviesa → CFCl₂ (arba CF₂Cl) + Cl
• O praradimas₃ vidurinėje ir viršutinėje stratosferoje:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + O → Cl + O₂

Pasaulinis:₃ +O → 2O₂

• O praradimas₃ apatinėje stratosferoje:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + HO₂ → HOCl + O₂

HOCl + šviesa → Cl + OH

OH + O₃ → HO₂ + O₂

Iš viso: 2O₃ → 30₂

Dabar mokslinis sutarimas tu CFC yra pagrindiniai agentai aštuntojo dešimtmečio pabaigoje Antarkties regione aptiktoje skylėje ozono sluoksnyje.

Žinoti daugiau: Kas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos?

CFC kontrolė atmosferoje

Siekdamos sulaikyti CFC atmosferoje ir parodyti savo susirūpinimą ozono sluoksnio mažinimu, 1985 m. kelios šalys susitiko Austrijoje, tiksliau Vienoje. Vienos konvencija dėl ozono sluoksnio apsaugos. Šis įvykis buvo nepaprastai svarbus 1987 m., kai buvo sudarytas Monrealio protokolas Ozono sluoksnį ardančios medžiagos – tarptautinė sutartis, įsigaliojusi pirmą dieną nuo 1989 m.

Monrealio protokolą pasirašė kelios šalys, įskaitant Braziliją, kuri savo veiksmams suteikė teisinę galią dekretu Nr. Pagrindinis tikslas būtų progresyvus mažinant vadinamųjų ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamybą ir vartojimą (SDO) iki visiško jo pašalinimo.

Monrealio protokolas yra vienintelis daugiašalis aplinkosaugos susitarimas, kurio priėmimas yra visuotinis, tai yra, 197 valstybės įsipareigojo saugoti ozono sluoksnį. Brazilijoje CFC draudžiama importuoti, kaip ir nėra nacionalinės OAM gamybos. Kontrolė yra atsakinga „Ibama“ ir leidžiama importuoti tik kai kuriuos SDO, tačiau taikant apribojimus ir plačią kontrolę.

Kaip atsirado chlorfluorangliavandeniliai (CFC)?

1920 m. šaldytuvuose ir oro kondicionavimo sistemose naudotas kompostastokių kaip amoniakas, chlormetanas, propanas ir sieros dioksidas kaip aušinimo skysčiai. Nepaisant veiksmingumo, tokie junginiai buvo toksiškos ir degios. Be to, jų poveikis gali ne tik padaryti didelę žalą, bet ir sukelti mirtį.

Ten buvo komanda, vadovaujama Thomas Midgley jaunesnysis dirbo kurdamas alternatyvą kuris neturėjo tokių problemų, kad būtų naudojamas kaip aušinimo skystis. Komanda daugiausia dėmesio skyrė halogenintiems junginiams, žinomiems dėl savo lakumo ir cheminio inertiškumo, t. y. įdomių medžiagų savybių.

Pirmasis sukurtas junginys buvo CF₂Cl₂, tuo metu žinomas kaip freonas (arba CFC-12). Už savo stipendiją Midgley gavo daugybę apdovanojimų, įskaitant Chemijos pramonės draugijos Perkino medalį. 1937 m. ir Priestley medalis, aukščiausias Amerikos chemijos draugijos (Amerikos chemijos draugijos) apdovanojimas.

1970-aisiais CFC buvo plačiai paplitę, kurios metinė gamyba siekia beveik 1 milijoną tonų, o tai sudaro beveik 500 milijonų dolerių chemijos pramonės dalį.

Šaltiniai:

ANDINO, J. M. Chlorfluorangliavandeniliai (CFC) yra sunkesni už orą, tad kaip mokslininkai mano, kad šios cheminės medžiagos pasiekia ozono sluoksnio aukštį ir neigiamai veikia jį? Mokslinis amerikietis. Spalio 21 d. 1999. Galima rasti adresu: < https://www.scientificamerican.com/article/chlorofluorocarbons-cfcs/>. Prieiga birželio 25 d. 2023.

AMERICAN CHEMICAL SOCIETY – ACS. Chlorfluorangliavandeniliai ir ozono sluoksnio ardymas. ACS nacionalinis istorinis chemijos orientyras. Balandžio 18 d. 2017. Galima įsigyti: https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/cfcs-ozone.html. Prieiga birželio 25 d. 2023.

BUTLERIS, J. H. ir kt. Dvidešimtojo amžiaus atmosferos halogeninių angliavandenilių iš poliarinio firno oro įrašas. Gamta. 399, p. 749-755. 1999.

FINLAYSON-PITTS, B. J.; PITTS, J. Nr. Homogeninė ir heterogeninė chemija stratosferoje. in: Viršutinės ir apatinės atmosferos chemija. Kap. 12. P. 657-726. San Diegas, Kalifornija: Academic Press, 2000 m.

BRAZILIJOS APLINKOS IR ATSINAUJANČIŲJŲ GAMTOS IŠTEKLIŲ INSTITUTAS – IBAMA. Monrealio protokolas. Lapkričio 29 d. 2022. Galima įsigyti: https://www.gov.br/ibama/pt-br/assuntos/emissoes-e-residuos/emissoes/protocolo-de-montreal. Prieiga birželio 25 d. 2023.

KIM, K.; ŠONAS, Z.; NGUYEN, H. T.; JEONAS, E. Pagrindinių chlorfluorangliavandenilių ir jų halogeninių angliavandenių alternatyvų ore apžvalga. Atmosferos aplinka. n. 45. P. 1369-1382. 2011.

APLINKOS IR KLIMATO KAITOS MINISTERIJA. Vienos konvencija ir Monrealio protokolas. Balandžio 29 d. 2022. Galima įsigyti: https://www.gov.br/mma/pt-br/assuntos/climaozoniodesertificacao/camada-de-ozonio/convencao-de-viena-e-protocolo-de-montreal. Prieiga birželio 25 d. 2023.

Autorius Stefano Araujo Novais
Chemijos mokytojas

Metalų, daugiausia geležies, korozija vyksta elektrocheminiuose oksidacijos-redukcijos reakcijų procesuose.

Susipažinkite su šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis, jų poveikiu ir kaip jos gali padidinti mūsų planetos temperatūrą.

Ar žinote, kas yra idealios dujos? Susipažinkite su idealiu dujų modeliu, išsiaiškinkite jo charakteristikas ir peržiūrėkite išspręstus pratimus šia tema!

Sužinokite, kas yra anglies monoksidas, kaip jis gaminamas ir kokios komplikacijos kyla žmonėms susidūrus su šiomis itin toksiškomis dujomis.

Spustelėkite čia, sužinokite apie angliavandenilių nomenklatūrą, nustatytą pagal galiojančias IUPAC taisykles, ir peržiūrėkite pavyzdžius.

Deguonies sukeliama nauda ir žala.

Sužinokite daugiau apie ozono dujas, jų charakteristikas, savybes, susidarymą, riziką ir ozono sluoksnį.

Ozono sluoksnio ardymas dėl chlorfluorangliavandenilių.

Atraskite skirtumą tarp izoterminių, izobarinių ir izovolumetrinių dujų transformacijų.