Fluorid uhličitý

fluorid uhličitý
Všeobecné
Systematický název	fluorid uhličitý (IV), tetrafluorid uhličitý
Zkratky	R14
Tradiční jména	tetrafluormethan, tetrafluorkarbon, perfluormethan, metforan, tetrafluorid, tetrafluorid, freon 14, freon 14
Chem. vzorec	CF4 _
Fyzikální vlastnosti
Stát	bezbarvý plyn bez zápachu
Molární hmotnost	88,0043 g/ mol
Hustota	plyn 3,72 g/l; kapalina 1,96 kg/l při -184 °C
Tepelné vlastnosti
Teplota
•  tání	-183,6 °C
•  vroucí	-127,8 °C
Kritický bod	teplota: -45,65 °C tlak: 3,745 MPa hustota: 0,625 g/cm³
Entalpie
•  vzdělávání	-933 kJ/mol
Chemické vlastnosti
Rozpustnost
• ve vodě	0,005 % při 20 °C
• v jiných látkách	mísitelný s ethanolem , etherem , benzenem
Optické vlastnosti
Index lomu	1,113
Struktura
Dipólový moment	0,461  D
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	75-73-0
PubChem	6393
Reg. číslo EINECS	200-896-5
ÚSMĚVY	C(F)(F)(F)F
InChI	InChI=lS/CF4/c2-l(3,4)5TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N
RTECS	FG4920000
CHEBI	38825
ChemSpider	6153
Bezpečnost
Limitní koncentrace	3000 mg/m³
Toxicita	Netoxický. Nemá karcinogenní a teratogenní vlastnosti.
NFPA 704	0 jeden 0
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Tetrafluormethan  ( tetrafluorid uhlíku, tetrafluorid uhlíku, CF4 ) je binární chemická sloučenina . Obchodní názvy sloučeniny při použití jako chladivo : freon-14, freon-14.

Tetrafluormethan je nejjednodušší z perfluorovaných uhlovodíků . Ve srovnání s jinými halogenidy uhlíku má vyšší chemickou odolnost. Vzhledem k velkému počtu vazeb uhlík - fluor a vysoké elektronegativitě fluoru má atom uhlíku v této sloučenině výrazný kladný náboj, který zesiluje a zkracuje vazbu uhlík-fluor.

Prakticky netoxický.

Tetrafluormethan je nejsilnější skleníkový plyn [1] .

Fyzikální vlastnosti

Při pokojové teplotě je to chemicky inertní, bezbarvý plyn bez zápachu a chuti , asi 3x těžší než vzduch. Jeho bod tání je -184°C a bod varu -128°C.

Velmi špatně rozpustný ve vodě (20 mg/kg při 20 °C [2] ), v ethanolu (asi 80 mg/kg při 25 °C [3] ) a benzenu (asi 64 mg/kg při 25 °C [4] ).

Ze 4 fluorových derivátů methanu - fluormethanu , difluormethanu , trifluormethanu a tetrafluormethanu je vazba mezi atomy fluoru a uhlíku v tetrafluormethanu nejsilnější. To je způsobeno vysokou elektronegativitou atomů fluoru, které táhnou elektronový mrak od atomu uhlíku směrem k sobě, v důsledku čehož je atom uhlíku kladně nabitý: +0,76 elementárního náboje , což zvyšuje Coulombovy síly mezi atomy uhlíku. kladně nabitý atom uhlíku a záporně nabitý atom fluoru.

Chemické vlastnosti

Tetrafluormethan, stejně jako ostatní perfluorované uhlovodíky, je velmi stabilní díky síle vazby fluor-uhlík a je jednou z nejstabilnějších sloučenin mezi všemi organickými látkami . Vazebná energie v této sloučenině je 515 kJ/mol. Proto je inertní vůči kyselinám a zásadám .

Při vysokých teplotách, v přítomnosti kyslíku nebo na vzduchu, se rozkládá za vzniku karbonylfluoridu a oxidu uhelnatého (II) .

Reaguje s některými aktivními kovy a s alkalickými kovy :

Při kontaktu tetrafluormethanu s plamenem v přebytku kyslíku vznikají toxické plyny ( karbonylfluorid a oxid uhelnatý ); v přítomnosti vody vzniká fluorovodík .

Získání

Čistý tetrafluormethan byl poprvé syntetizován v roce 1926 [5] .

Tetrafluormethan lze získat v laboratorních podmínkách reakcí karbidu křemíku s fluorem :

Může být také vyroben fluorací oxidu uhličitého , oxidu uhelnatého nebo fosgenu fluoridem sírovým :

Při teplotě 350-375 °C reaguje uhlík ve formě grafitu s fluoridem dusitým :

Jedním ze způsobů, jak získat, je reakce uhlíku při teplotě nad 900 ° C s fluorem :

V průmyslu se kvůli obtížnosti získávání elementárního fluoru a jeho vysoké ceně získává tetrafluormethan z difluordichlormethanu nebo chlortrifluormethanu působením fluorovodíku :

Tetrafluormethan jako vedlejší produkt vzniká v průmyslu při fluoraci jakýchkoli organických sloučenin a při výrobě hliníku elektrolytickou metodou, při elektrolýze fluoridů kovů tvořících kryolit pomocí uhlíkové elektrody .

Použití

• Tetrafluormethan se někdy používá jako nízkoteplotní chladivo (obchodní názvy Freon -14, Freon - 14).
• V mikroelektronice samostatně nebo v kombinaci s kyslíkem v procesech plazmového leptání křemíku , oxidu křemičitého nebo nitridu křemíku .
• Složka dýchacích směsí pro hlubinné potápění.
• V automatických hasicích systémech .
• Stabilizátor rozkladu ozonu .
• Ředidlo pro směsi plynů při chemických reakcích .
• Činidlo pro získání organofluorových sloučenin.

Vliv na životní prostředí

Tetrafluormethan je plyn se silným skleníkovým efektem . Potenciál globálního oteplování (GWP) tetrafluormethanu za časový interval 100 let je 7390 jednotek, pro srovnání GWP hlavního skleníkového plynu - oxidu uhličitého (CO 2 ) se rovná 1. Tento plyn ale ještě nevytváří významný příspěvek ke skleníkovému efektu, protože jeho koncentrace v atmosféře je velmi nízká. Tetrafluormethan je velmi stabilní sloučenina, jeho poločas rozpadu v atmosféře je přibližně 50 000 let, a proto dochází k jeho postupné technogenní akumulaci v atmosféře.

Tetrafluormethan má podobnou strukturu jako chlorfluormethany , ale na rozdíl od nich tetrafluormethan nepoškozuje ozonovou vrstvu . Ozon totiž ničí atomy chloru vzniklé při fotodisociaci chlorfluoruhlovodíků vlivem ultrafialového záření ze Slunce.

Nebezpečí použití

Tetrafluormethan je netoxický, ale dlouhodobé vdechování vzduchu v nízkých koncentracích může způsobit narkotický účinek [6] .

Při vdechování vzduchu s vyšší koncentrací je možný hladovění kyslíkem a rozvoj příznaků podobných výškové nemoci  - provázené bolestmi hlavy , zastřeným vědomím, nevolností , závratěmi .

Zkapalněný tetrafluormetan může způsobit omrzliny při kontaktu s pokožkou.

Tetrafluormethan je třikrát těžší než vzduch, proto se může hromadit ve spodní části nedostatečně větraných místností, technických studní, sklepů, čímž se snižuje koncentrace kyslíku ve vzduchu. Pokud se člověk dostane do takové atmosféry, je možná jeho rychlá smrt udušením.

Viz také

• Perfluorované uhlovodíky
• Freony

Poznámky

1. ↑ P. Forster, P., V. Ramaswamy et al.: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing . In: Změna klimatu 2007: Základ fyzikální vědy. Příspěvek pracovní skupiny I ke čtvrté hodnotící zprávě Mezivládního panelu pro změnu klimatu . Cambridge University Press, Cambridge und New York 2007, S. 212 ( PDF archivováno 15. prosince 2007 na Wayback Machine ).
2. ↑ BA Cosgrove, J. Walkley: Solubilities of gases in H 2 O and 2 H 2 O. in: J. Chromatogr. A 216, 1981, S. 161-167; doi:10.1016/S0021-9673(00)82344-4 .
3. ↑ Shiqing Bo, Rubin Battino, Emmerich Wilhelm: Rozpustnost plynů v kapalinách. 19. Rozpustnost He, Ne, Ar, Kr, Xe, CH4 , CF4 , SF6 v normálních 1-alkanolech nCIH2I + 1OH ( 1 ≤ I ≤ 11) při 298,15 K. In: J. Chem. Ing. Datové pásmo 38, Nr. 4, 1993, S. 611-616; doi:10.1021/je00012a035 .
4. ↑ Graham Archer, Joel H. Hildebrand: Rozpustnost a entropie roztoku tetrafluoridu uhlíku a hexafluoridu síry v nepolárních rozpouštědlech. In: The Journal of Physical Chemistry Band 67, Nr. 9, 1963, S. 1830-1833; doi:10.1021/j100803a021 .
5. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alane. (1997), Chemie prvků (2. vyd.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9
6. ↑ Datenblatt Tetrafluoromethan bei Air Liquide.