Hlorfluorogļūdeņradis (CFC): kas tas ir, pielietojums, iedarbība

Hlorfluorogļūdeņraži (CFC) ir gaistoši savienojumi, kas iegūti no ogļūdeņražiem (parasti metāns un etāns), kurā viens vai vairāki ūdeņraža atomi ir aizstāti ar fluora vai hlora atomiem. Tos sauc arī par hlorfluorogļūdeņražiem, šādus savienojumus parasti apzīmē ar akronīmu CFC. CFC ir pazīstama ar savu zemo reaktivitāti, to, ka tie ir neuzliesmojoši, tiem ir zema viršanas temperatūra, bez smaržas, garšas, krāsas un zemas toksicitātes.

Hlorfluorogļūdeņražus galvenokārt izmanto kā dzesēšanas šķidrumus, un to ražošana sākās 20. gadsimta 30. gados un maksimumu sasniedza 70. gados, kad tika saprasts, ka šādi savienojumi ir atbildīgi par ozona slāņa noārdīšanos stratosfēra. Kopš tā laika Monreālas protokols ir izveidojis stingrus noteikumus tā patēriņam, importam un eksportam, padarot CFC patēriņu daudz mazāku nekā pirms gadu desmitiem.

Izlasi arī: Oglekļa monoksīds — šīs bezkrāsainās, bez smaržas un ļoti toksiskās gāzes briesmas

Šī raksta tēmas

• 1. Kopsavilkums par hlorfluorogļūdeņradi (CFC)
• 2 - Kas ir CFC?
• 3 - CFC formula
• 4 - Hlorfluorogļūdeņražu (CFC) raksturojums
• 5 - Kur atrast CFC?
• 6 - CFC lietošanas sekas videi
• 7 - CFC kontrole atmosfērā
• 8 - Kā parādījās hlorfluorogļūdeņraži (CFC)?

Kopsavilkums par hlorfluorogļūdeņradi (CFC)

• Hlorfluorogļūdeņraži vai hlorfluorogļūdeņraži ir gaistoši ogļūdeņražu atvasinājumi, kuros ūdeņraža atomu vietā ir hlora vai fluora atomi.
• Tos parasti apzīmē ar akronīmu CFC.
• CFC ir ķīmiski stabili, neuzliesmojoši, bez smaržas, bez garšas, bezkrāsas, ar zemu toksicitāti un zemu viršanas temperatūru.
• Tos galvenokārt izmanto kā dzesēšanas šķidrumus, un tos pārdeva ar tirdzniecības nosaukumu Freon.
• Tos sāka ražot 20. gadsimta 30. gados, sasniedzot lielu maksimumu 70. gados, tomēr tika saprasts, ka šādi savienojumi ir atbildīgi par ozona slāņa samazināšanu stratosfērā.
• 70. gadu beigās tika izveidots Monreālas protokols, kas ienesa stingru patēriņa kontroli, CFC ražošanu, importu un eksportu, ievērojami samazinot to izmantošanu un komercializāciju savienojumi.

Kas ir CFC?

CFC ir klases akronīms savienojumi, kas pazīstami kā hlorfluorogļūdeņraži (saukti arī par hlorfluorogļūdeņražiem vai hlorfluorogļūdeņražiem), kas sastāv no ogļūdeņražu gaistošie atvasinājumi (vispār, metāns un etāns), kurā viens vai vairāki ūdeņraža atomi ir aizstāti ar fluora vai hlora atomiem.

Nepārtrauciet tagad... Pēc publicitātes ir vēl kas ;)

CFC formula

CFC parasti ir vispārējā formula CCl_nF_4–n, ja to iegūst no metāna, un C₂Cl_nF_6–n, ja iegūts no etāna. Šajā gadījumā “n” vērtība nevar būt nulle. CFC ir arī labi pazīstami ar savu komerciālo nomenklatūru, kurā tiek izmantoti skaitļi, lai norādītu, uz kuru CFC mēs runājam. Šīs nomenklatūras vispārējā formula irCFC-XY, kur X ir ūdeņraža atomu skaits plus viena vienība (H + 1), bet Y apzīmē fluora atomu skaitu.

Hlora atomi šajā nomenklatūrā neparādās, taču tos ir viegli identificēt, ja atceramies, ka oglekļa atomi veido tikai četras ķīmiskās saites. Tāpēc CFC-11 ir 1 oglekļa atoms, nav ūdeņraža atoma (X = 1, tātad, H + 1 = 1, tātad, H = 0) un 1 fluora atoms (Y = 1). Tā kā ogleklis veido 4 saites un līdz šim ir identificēts tikai 1 fluora atoms, tad ir 3 hlora atomi, tas ir, CFC-11 ir CCl₃F.

Līdzīgi CFC-22 ir 1 oglekļa atoms, 1 ūdeņraža atoms, 2 fluora atomi un, tā kā ogleklis veido 4 ķīmiskās saites, tikai 1 hlora atoms; tāpēc CFC-22 ir CHClF₂.

Priekš CFC ar diviem vai vairākiem oglekļa atomiem, tiek pieņemta vispārējā formula CFC-XYZ, uz ko:

• X ir oglekļa atomu skaits, kas atņemts no vienas vienības (C – 1).
• Y ir ūdeņraža atomu skaits plus viena vienība (H + 1).
• Z ir klātesošo fluora atomu skaits.

Līdzīgi hlora atomus ņem starpība, kuras pamatā ir četras oglekļa atoma saites. Tomēr atcerieties, ka būs oglekļa-oglekļa saite, tāpēc kopējais saišu skaits ir seši (tāpat kā etānā).

Piemēram, CFC-113 ir X = 1, tātad tajā ir 2 oglekļa atomi (C – 1 = 1, C = 2); ir Y = 1, tātad nav ūdeņraža atomu (H + 1 = 1, H = 0); ir Z = 3, tātad tajā ir 3 fluora atomi. Tādējādi mēs varam teikt, ka CFC-113 ir C₂Cl₃F₃.

Skatīt arī: Kā tiek definēta ogļūdeņražu nomenklatūra

Hlorfluorogļūdeņražu (CFC) īpašības

CFC ir fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas attaisno to galveno rūpniecisko un komerciālo lietojumu, tie ir/ir:

• uzliesmojošs;
• negaršīgs (bezgaršīgs);
• bez smaržas (bez smaržas);
• zema toksicitāte;
• laba ķīmiskā stabilitāte;
• zema korozija lietošanas laikā;
• lēts;
• gaistošas ​​vielas (vārīšanās punkts tuvu 0 °C);
• saprātīgas izmaksas.

Kur izmanto hlorfluorogļūdeņražus (CFC)?

CFC izmanto kā aukstumaģentus.

Pateicoties to drošībai, nepastāvībai, izmaksām un ķīmiskajai stabilitātei, CFC ir izrādījušies labi savienojumi lietošanai. kā:

• šķīdinātāji;
• ugunsdzēšamie aparāti;
• propelenti aerosola baloniņās (piemēram, izsmidzināms dezodorants);
• kā aukstumaģenta gāzes (ledusskapjos, saldētavās un aukstumiekārtās);
• kā putu vielas putu, piemēram, poliuretāna, ražošanā.

DuPont ķīmiskā rūpniecība CFC pārdeva tirgū ar reģistrēto nosaukumu Freon.

Kur atrast CFC?

Lielākā daļa CFC, kas mūsdienās pastāv uz planētas, ir antropogēnas (cilvēka) izcelsmes. To pierāda pētījumi dabiskās darbības rezultātā iegūtais CFC daudzums ir niecīgs salīdzinājumā ar cilvēka radīto CFC daudzumu. Ne daudz zemāku par ledu slāņu rādījumi liecina, ka 19. gadsimtā CFC koncentrācija atmosfērā bija praktiski nulle.

Faktiski CFC ražošana sākās 1930. gados ar maksimumu 1970. un 1980. gados, un dati parādīt, ka CFC-11 un CFC-12 ražošana pieauga no 100 tonnām 1931. gadā līdz 583 tūkstošiem tonnu 1980. Tā ražošana tika pārtraukta tikai 1980. gadu beigās, kad tika ieviests Monreālas protokols. Lielākā daļa saražoto CFC migrē uz atmosfēras augšējie slāņi, piemēram, stratosfēra, kam ir smagas sekas uz mūsu dzīvi uz Zemes.

CFC lietošanas sekas videi

Plašā CFC izmantošana ir strauji ietekmējusi ozona slāni.

CFC ir cieši saistīti ar problēmu, kas pazīstama kācaurums ozona slānī, slānis, kas bagāts ar ozons (O₃), kas atbild par daļas saules starojuma absorbciju un atrodas stratosfērā (15-30 km attiecībā pret sauszemes augsni).

Neskatoties uz to, ka CFC ir blīvāks par gaisu, tie ir ķīmiski stabili un galu galā tiek pārnēsāti no apakšējiem slāņiem no atmosfēras (troposfēras) uz stratosfēru spiediena un temperatūras atšķirību rezultātā. Šādi starpslāņu sajaukšanas mehānismi ir ātrāki par laiku, kas vajadzīgs ķīmiskajiem procesiem, lai no gaisa noņemtu CFC. Galu galā tie tiek pārvadāti gaisa un piesārņotāju iepakojumos, līdzīgi kā cilvēki, kas tiek pārvadāti gaisa balonā.

Izvadīt troposfērā un nesasniegt stratosfēru, Ir tikai divi veidi, kā atbrīvoties no CFC:nogulsnēšanās (lietus ietekmē) vai reakcija. Gadās, ka šādi savienojumi slikti šķīst ūdenī, un tāpēc lietus nav labs mehānisms CFC gāzu izvadīšanai. Ciktāl tas attiecas uz reakcijām, ir nepieciešami oksidētāji, piemēram, hidroksilradikāļi, nitrāts vai ozons.

Tomēr, ņemot vērā stabilitāti un zemo reaktivitāti ar šādiem oksidējošiem radikāļiem, CFC galu galā paliek gaisā ilgu laiku un klusi sasniedz stratosfēru. Salīdzinājumam, hidroksilgrupai ir nepieciešami 80 gadi, lai reaģētu ar CFC, un tas aizņem apmēram 17 dienas, lai to izdarītu ar metanolu.

Nonākuši stratosfērā, CFC var iziet fotolīzes reakciju (sadalās gaismas ietekmē) un atbrīvo hlora radikāļus. Piemēram, mēs izmantosim CFC-11 (CFCl₃) un CFC-12 (CF₂Cl₂):

• CFC fotolīze: CFCl₃ (vai CF₂Cl₂) + gaisma → CFCl₂ (vai CF₂Cl) + Cl
• Ak zaudējums₃ vidējā un augšējā stratosfērā:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + O → Cl + O₂

Globāli:₃ +O → 2O₂

• Ak zaudējums₃ apakšējā stratosfērā:

Cl + O₃ → ClO + O₂

ClO + HO₂ → HOCl + O₂

HOCl + gaisma → Cl + OH

OH + O₃ → HO₂ + O₂

Kopumā: 2O₃ → 30₂

Tagad par to ir panākta zinātniskā vienprātība tu CFC ir galvenie aģenti ozona slānī atklātajā caurumā 1970. gadu beigās Antarktikas reģionā.

Uzziniet vairāk: Kas ir siltumnīcefekta gāzes?

CFC kontrole atmosfērā

Lai ierobežotu CFC atmosfērā un demonstrētu bažas par ozona slāņa samazināšanos, 1985. gadā vairākas valstis tikās Austrijā, precīzāk, Vīnē. Vīnes konvencija par ozona slāņa aizsardzību. Šis notikums bija ārkārtīgi svarīgs, lai 1987. gadā izveidotu Monreālas protokolu par Vielas, kas noārda ozona slāni, starptautisks līgums, kas stājās spēkā pirmajā dienā no 1989. gada.

Monreālas protokolu parakstīja vairākas valstis, tostarp Brazīlija, kas deva juridisku spēku tās darbībām ar dekrētu Nr. Galvenais mērķis būtu progresīvs samazinot tā saukto ozona slāni noārdošo vielu ražošanu un patēriņu (SDO) līdz tās pilnīgai likvidēšanai.

Monreālas protokols ir vienīgais daudzpusējais vides nolīgums, kura pieņemšana ir universāla, proti, 197 valstis ir apņēmušās aizsargāt ozona slāni. Brazīlijā CFC ir aizliegts importēt, tāpat kā valstī netiek ražotas ONV. Kontrole ir Ibama pārziņā, un ir atļauts importēt tikai dažus SDO, taču ar ierobežojumiem un plašu kontroli.

Kā radās hlorfluorogļūdeņraži (CFC)?

20. gadsimta 20. gados ledusskapji un gaisa kondicionēšanas sistēmas izmanto kompostus, piemēram, amonjaks, hlormetāns, propāns un sēra dioksīds kā dzesēšanas šķidrumi. Neskatoties uz to, ka šādi savienojumi bija efektīvi toksisks un uzliesmojošs. Turklāt to iedarbība var izraisīt ne tikai nopietnus bojājumus, bet arī izraisīt nāvi.

Tieši tur komanda, kuru vadīja Thomas Midgley Jr. strādāja, lai izstrādātu alternatīvu kam nebija tādu problēmu, kas kalpotu kā dzesēšanas šķidrums. Komanda koncentrējās uz halogenētiem savienojumiem, kas pazīstami ar savu nepastāvību un ķīmisko inerci, kā arī vielu interesēm.

Pirmais savienojums, kas tika izstrādāts, bija CF₂Cl₂, tajā laikā pazīstams kā Freons (vai CFC-12). Par savu stipendiju Midglija ir saņēmusi daudzus apbalvojumus, tostarp Ķīmiskās rūpniecības biedrības Pērkina medaļu 1937, un Prīstlija medaļa, Amerikas Ķīmijas biedrības (Amerikas Ķīmijas biedrības) augstākais apbalvojums.

70. gados CFC bija plaši izplatītagada saražotais apjoms sasniedz gandrīz 1 miljonu tonnu, kas veido gandrīz 500 miljonus dolāru no ķīmiskās rūpniecības.

Avoti:

ANDĪNO, Dž. M. Hlorfluorogļūdeņraži (CFC) ir smagāki par gaisu, tāpēc kā zinātnieki pieņem, ka šīs ķīmiskās vielas sasniedz ozona slāņa augstumu, lai to negatīvi ietekmētu? Zinātniskais amerikānis. 21. okt. 1999. Pieejams: < https://www.scientificamerican.com/article/chlorofluorocarbons-cfcs/>. Piekļuve 25. jūnijā. 2023.

AMERICAN CHEMICAL SOCIETY – ACS. Hlorfluorogļūdeņraži un ozona noārdīšanās. ACS nacionālais vēsturiskais ķīmiskais orientieris. 18. apr. 2017. Pieejams: https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/cfcs-ozone.html. Piekļuve 25. jūnijā. 2023.

BATLERS, Dž. H. un citi. Atmosfēras halogēna ogļūdeņražu ieraksts divdesmitajā gadsimtā no polārā gaisa. dabu. 399. lpp. 749-755. 1999.

FINLEJSONS-PITTS, B. J.; PITTS, Dž. Nē. Homogēnā un heterogēnā ķīmija stratosfērā. iekšā: Augšējās un apakšējās atmosfēras ķīmija. nodaļa. 12. P. 657-726. Sandjego, Kalifornija: Academic Press, 2000.

BRAZĪLIJAS VIDES UN ATJAUNOJAMO DABAS RESURSU INSTITŪTS – IBAMA. Monreālas protokols. 29. nov. 2022. Pieejams: https://www.gov.br/ibama/pt-br/assuntos/emissoes-e-residuos/emissoes/protocolo-de-montreal. Piekļuve 25. jūnijā. 2023.

KIM, K.; ŠONS, Z.; NGUIENS, H. T.; DŽIONS, E. Pārskats par galvenajiem hlorfluorogļūdeņražiem un to halogēnogļūdeņražiem gaisā. Atmosfēras vide. n. 45. P. 1369-1382. 2011.

VIDES UN KLIMATA PĀRMAIŅU MINISTRIJA. Vīnes konvencija un Monreālas protokols. 29. apr. 2022. Pieejams: https://www.gov.br/mma/pt-br/assuntos/climaozoniodesertificacao/camada-de-ozonio/convencao-de-viena-e-protocolo-de-montreal. Piekļuve 25. jūnijā. 2023.

Autors Stefano Araujo Novais
Ķīmijas skolotājs

Metālu, galvenokārt dzelzs, korozija notiek oksidācijas-reducēšanas reakciju elektroķīmiskos procesos.

Iepazīstieties ar siltumnīcefekta gāzēm, to ietekmi un to, kā tās spēj paaugstināt mūsu planētas temperatūru.

Vai jūs zināt, kas ir ideāla gāze? Iepazīsti ideālo gāzes modeli, uzzini, kādi ir tā raksturlielumi un apskati atrisinātos vingrinājumus par šo tēmu!

Uzziniet, kas ir oglekļa monoksīds, kā tas tiek ražots un kādas komplikācijas izraisa cilvēkiem, pakļaujoties šai ārkārtīgi toksiskajai gāzei.

Noklikšķiniet šeit, uzziniet par ogļūdeņražu nomenklatūru, ko nosaka pašreizējie IUPAC noteikumi, un skatiet piemērus.

Skābekļa radītie ieguvumi un kaitējums.

Uzziniet vairāk par ozona gāzi, kā arī tās īpašībām, īpašībām, veidošanos, riskiem un ozona slāni.

Ozona slāņa noārdīšanās ar hlorfluorogļūdeņražiem.

Atklājiet atšķirību starp izotermiskām, izobāriskām un izovolumetriskām gāzes transformācijām.