Тетрафторид углерода
Тетрафторид углерода | |||
---|---|---|---|
| |||
Общие | |||
Систематическое наименование |
фторид углерода(IV), тетрафторид углерода | ||
Сокращения | R14 | ||
Традиционные названия | тетрафторметан, перфторметан, метфоран, углерод четырехфтористый, углерода тетрафторид, фреон 14, хладон 14 | ||
Хим. формула | CF4 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | бесцветный газ без запаха | ||
Молярная масса | 88,0043 г/моль | ||
Плотность |
газ 3,72 г/л; жидкость 1,96 кг/л при -184 °C |
||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• плавления | −183,6 °C | ||
• кипения | −127,8 °C | ||
Критическая точка | температура: −45,65 °C
давление: 3,745 МПа плотность: 0,625 г/см³ | ||
Энтальпия | |||
• образования | −933 кДж/моль | ||
Химические свойства | |||
Растворимость | |||
• в воде | 0,005 % при 20 °C | ||
• в остальных веществах | смешивается с этанолом, эфиром, бензолом | ||
Оптические свойства | |||
Показатель преломления | 1,113 | ||
Структура | |||
Дипольный момент | 0,461 Д | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | 75-73-0 | ||
PubChem | 6393 | ||
Рег. номер EINECS | 200-896-5 | ||
SMILES | |||
InChI | |||
RTECS | FG4920000 | ||
ChEBI | 38825 | ||
ChemSpider | 6153 | ||
Безопасность | |||
NFPA 704 | |||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
![]() |
Тетрафтормета́н — бинарное химическое соединение. Химическая формула — CF4. Другие названия — четырёхфтористый углерод, тетрафторид углерода. Коммерческие названия соединения при использовании в качестве хладагента: фреон-14, хладон-14.
Тетрафторметан является самым простым из перфторуглеродов. По сравнению с другими тетрагалогенидами углерода обладает более высокой химической стойкостью. Из-за большого количества связей углерод-фтор и высокой электроотрицательности фтора атом углерода в этом соединении имеет значительный положительный заряд, что укрепляет и укорачивает связь углерод-фтор.
Практически нетоксичен.
Тетрафторметан является сильнейшим парниковым газом[1].
Содержание
Физические свойства[править | править код]
При комнатной температуре представляет собой химически инертный, бесцветный газ без запаха и вкуса, примерно в 3 раза тяжелее воздуха. Его температура плавления −184 °С и температура кипения −128 °С.
Очень плохо растворим в воде (20 мг/кг при 20 °С[2]), в этаноле (около 80 мг/кг при 25 °С[3]) и бензоле (около 64 мг/кг при 25 °C[4]).
Из 4 фторпроизводных метана, — фторметана, дифторметана, трифторметана и тетрафторметана, связь между атомами фтора и углерода в тетрафторметане является самой прочной. Это обусловлено высокой электроотрицательностью атомов фтора, оттягивающих электронное облако от атома углерода на себя, в результате чего атом углерода оказывается заряжен положительно: +0,76 элементарного заряда и это усиливает кулоновские силы между положительно заряженным атомом углерода и отрицательно заряженными атомами фтора.
Химические свойства[править | править код]
Тетрафторметан, как и другие перфторуглероды весьма устойчив благодаря прочности связи фтор—углерод и является одним из самых стабильных соединений среди всех органических веществ. Энергия связи в этом соединении равна 515 кДж/моль. Поэтому он инертен по отношению к кислотам и основаниям.
При высоких температурах в присутствии кислорода или на воздухе он разлагается с образованием карбонилфторида и оксида углерода.
Реагирует с некоторыми активными металлами, и с щелочными металлами:
При контакте тетрафторметана с пламенем в избытке кислорода получаются токсичные газы (карбонилфторид и окись углерода); в присутствии воды образуется фтороводород.
Получение[править | править код]
Чистый тетрафторметан был впервые синтезирован в 1926 году[5].
Тетрафторметан может быть получен в лабораторных условиях при реакции карбида кремния с фтором:
Он также может быть получен фторированием диоксида углерода, окиси углерода или фосгена с помощью тетрафторида серы. Также можно получить данное вещество из углекислого газа, угарного газа или фосгена фторированием тетрафторидом серы:
При температуре в 350—375 °C углерод в форме графита реагирует с трифторидом азота:
Одним из способов получения является реакция при температуре выше 900 °C углерода с фтором:
В промышленности, из-за трудности получения элементарного фтора и его дороговизны тетрафторметан получают из дифтордихлорметана или хлортрифторметана воздействием фтороводорода:
В качестве побочного продукта тетрафторметан в промышленности образуется при фторировании любых органических соединений и при получении алюминия электролитическим способом, в ходе электролиза фторидов металлов, входящих в состав криолита с помощью угольного электрода.
Использование[править | править код]
- Тетрафторметан иногда применяют в качестве низкотемпературного хладагента (коммерческие названия фреон-14, хладон-14).
- В микроэлектронике, отдельно, или в сочетании с кислородом в процессах плазменного травления кремния, диоксида кремния или нитрида кремния.
- Компонент дыхательных смесей при глубоководных погружениях.
- В системах автоматического пожаротушения.
- Стабилизатор разложения озона.
- Разбавитель смесей газов при проведении химических реакций.
- Реагент для получения фторорганических соединений.
Воздействие на окружающую среду[править | править код]
Тетрафторметан является газом, вызывающим сильный парниковый эффект. Потенциал глобального потепления (ПГП) тетрафторметана на временном интервале 100 лет составляет 7390 единиц, для сравнения, ПГП основного парникового газа — углекислого газа (CO2) принимается равным 1. Но этот газ не вносит пока существенный вклад в парниковый эффект, так как его концентрация в атмосфере очень низка. Тетрафторметан очень стабильное соединение, время его полураспада в атмосфере составляет примерно 50 000 лет и поэтому происходит его постепенное техногенное накопление в атмосфере.
Тетрафторметан схож по строению с хлорфторметанами, но в отличие от них тетрафторметан не разрушает озоновый слой. Это происходит потому, что озон разрушают атомы хлора, образующиеся при фотодиссоциации хлорфторуглеродов под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.
Опасность использования[править | править код]
Тетрафторметан нетоксичен, но при длительном вдыхании воздуха с низкими концентрациями возможен наркотический эффект[6].
При вдыхании воздуха с бо́льшими концентрациями возможно кислородное голодание и развитие симптомов, сходных с высотной болезнью — сопровождающиеся головной болью, помутнением сознания, тошнотой, головокружением.
При контакте с кожей сжиженного тетрафторметана возможно обморожение.
Тетрафторметан тяжелее воздуха в три раза, поэтому может скапливаться в нижней части недостаточно проветриваемых помещений, технических колодцев, подвалов, снижая концентрацию кислорода в воздухе . При попадании человека в такую атмосферу возможна его быстрая гибель от удушья.
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ P. Forster, P., V. Ramaswamy et al.: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge und New York 2007, S. 212 (PDF).
- ↑ B. A. Cosgrove, J. Walkley: Solubilities of gases in H2O and 2H2O. in: J. Chromatogr. A 216, 1981, S. 161—167; doi:10.1016/S0021-9673(00)82344-4.
- ↑ Shiqing Bo, Rubin Battino, Emmerich Wilhelm: The Solubility of Gases in Liquids. 19. The Solubility of He, Ne, Ar, Kr, Xe, CH4, CF4, SF6 in Normal 1-Alkanols n-CIH2I+1OH (1 ≤ I ≤ 11) at 298.15 K. In: J. Chem. Eng. Data Band 38, Nr. 4, 1993, S. 611—616; doi:10.1021/je00012a035.
- ↑ Graham Archer, Joel H. Hildebrand: The Solubility and Entropy of Solution of Carbon Tetrafluoride and Sulfur Hexafluoride in Nonpolar Solvents. In: The Journal of Physical Chemistry Band 67, Nr. 9, 1963, S. 1830—1833; doi:10.1021/j100803a021.
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9
- ↑ Datenblatt Tetrafluoromethane bei Air Liquide.