Тетрафторид углерода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тетрафторид углерода
Carbon-tetrafluoride-2D-dimensions.png
Carbon-tetrafluoride-3D-balls-B.png
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
Рег. номер EINECS 200-896-5
SMILES
InChI
RTECS FG4920000
ChEBI 38825
ChemSpider
Безопасность
NFPA 704
Огнеопасность 0: Негорючее веществоОпасность для здоровья 1: Воздействие может вызвать лишь раздражение с минимальными остаточными повреждениями (например, ацетон)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код: отсутствуетNFPA 704 four-colored diamond
0
1
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

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].

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]

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]

  1. 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).
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9
  6. Datenblatt Tetrafluoromethane bei Air Liquide.