Хлорфторуглероды — органические соединения, состоящие иcключительно из атомов хлора (Cl), фтора (F) и углерода (С). Различают низшие хлорфторуглероды (CFC) — низкокипящие органические соединения на основе метанового, этанового и пропанового рядов, а также высшие хлорфторуглероды, являющиеся высокомолекулярными соединениями.
Хлорфторуглероды — нетоксичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, флегматизируют горение углеводородов, чрезывчайно стабильны.
Считается, что толчком в промышленном использовании хлорфторуглеродов послужило предложение Томаса Мидгли, американского химика и инженера-механика по их применению в холодильниках вместо используемых ранее токсичных и взрывоопасных хладагентов (аммиака и сернистого газа). Впоследствии низшие хлорфторуглероды (CFC) стали широко использоваться в качестве пропеллентов в аэрозольных баллонах, вспенивающих агентов, взрывобезопасных растворителей.
Высшие хлорфторуглероды нашли широкое применение в качестве манометрических и запорных жидкостей, находящихся в контакте с агрессивными средами (концентрированные кислоты, галогены, жидкий кислород и другие окислители), в качестве жидких негорючих диэлектриков, в качестве смазочных материалов.
| Хлорфторуглерод (CFC) | Химическая формула | Техническое обозначение
по ISO № 817-74 |
Температура кипения,
°C |
|---|---|---|---|
| Трифторхлорметан | CF3Cl | R13 | -81,5 |
| Дифтордихлорметан | CF2Cl2 | R12 | -29,74 |
| Фтортрихлорметан | CFCl3 | R11 | 23,65 |
| Пентафторхлорэтан | CF3CF2Cl | R115 | -38,97 |
| 1,1,2,2-тетрафтордихлорэтан | CF2ClCF2Cl | R114 | 3,5 |
| 1,1,1-трифтортрихлорэтан | CF3CCl3 | R113a | 45,9 |
| 1,1,2-трифтортрихлорэтан | CF2ClCFCl2 | R113 | 47,5 |
| 1,2-дифтортетрахлорэтан | CFCl2CFCl2 | R112 | 92,8 |
| 1,2-дихлоргексафторпропан | CF3CFClCF2Cl | R216 | 35,7 |
| Наименование | Химическая формула
X(CF2CFCl)nX, X=F или Cl; n |
Средняя относительная
молекулярная масса |
| жидкость 11ф | 1-4 | 339 |
| жидкость 11фД | 1-4 | 364 |
| жидкость 12ф | 3-7 | 383 |
| жидкость 13ф | 3-7 | 518 |
| жидкость 13фм | 4-8 | 625 |
| масло 4лф | 5-10 | 715 |
| масло 4ф
смазка 3ф |
5-10 | 985 |
| Масло 4ф с добавкой 3-5% политрифторхлорэтилена в качестве загустителя | ||
Основным методом получения хлорфторуглеродов является реакция обмена атомов хлора в исходном соединении на фтор действием фтористого водорода в присутствии хлорида сурьмы (V) — реакция Свартса[2][3]:
Гексахлорэтан может быть заменён перхлорэтиленом и хлором[4]:
Хлорфторуглероды возможно получить фторированием перхлоролефинов[5]:
И хлорированием перфторолефинов или фторуглеводородов[1]:
Высшие хлорфторуглероды получают теломеризацией трихлорфторэтилена или деструкцией политрифторхлорэтилена (фторопласта 3) при 400—600° C с последующим фторированием продуктов деструкции фторидом хлора (III), фторидом кобальта (III) или фторидом сурьмы (V) для стабилизации неустойчивых группировок в молекуле[1].
Содержание |
Гидрирование хлорфторуглеродов идёт при высокой температуре с образованием фторуглеводородов [1]:
При повышенной температуре на катализаторе имеет место диспропроционарование хлорфторуглеродов [1]:
В присутствии катализатора – хлорида алюминия хлорфторуглероды алкилируют галогенолефины [1]:
Хлорфторуглероды этанового и пропанового ряда подвергаются дегалогенированию цинком в среде полярного растворителя:
По этой реакции организованно промышленное производство трифторхлорэтилена [1].
Практически бесконтрольное использование низших хлорфторуглеродов в качестве пропеллентов аэрозольных упаковок, вспенивателей, растворителей и хладагентов привело к накоплению хлорфторуглеродов в атомсфере. С помощью электронного детектора Лавлока обнаружено присутствие хлорфторуглеродов в верхних слоях атмосферы.
Шервуд Роуланд предсказал, что хлорфторуглероды, произведённые человеком, под действием солнечной радиации разлагаются в атмосфере, образуя хлор и монокись хлора, которые способны эффективно разрушать молекулы озона
CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl, Cl + O3 → ClO + O2, ClO + O → Cl + O2.
Марио Молина и Пауль Крутцен показали истощающий эффект галогеналканов на озоновый слой стратосферы, являющийся природным защитным экраном Земли от губительного жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца.
Венской конвенцией 1985 г. и Монреальским протоколом 1987 г. по защите озонового слоя были запрещены производства низших хлорфторуглеродов.
В 1985 году Паулю Джозефу Крутцену Шервурду Роланду и Марио Молине присуждена Нобелевская премия по химии с формулировкой «За работу в атмосферной химии, особенно в части процессов образования и разрушения озонового слоя».
Хлорфторуглероды.