Tetrafluorid uhličitý - Carbon tetrafluoride
Jména | |||
---|---|---|---|
Názvy IUPAC Tetrafluormethan Tetrafluorid uhličitý | |||
Ostatní jména Tetrafluorid uhličitý, Perfluormethan, Tetrafluorouhlík, Freon 14, Halon 14, Arcton 0, CFC 14, PFC 14, R 14, UN 1982 | |||
Identifikátory | |||
3D model (JSmol ) | |||
ChEBI | |||
ChemSpider | |||
Informační karta ECHA | 100.000.815 | ||
Číslo ES |
| ||
PubChem CID | |||
Číslo RTECS |
| ||
UNII | |||
Řídicí panel CompTox (EPA) | |||
| |||
| |||
Vlastnosti | |||
CF4 | |||
Molární hmotnost | 88,0043 g / mol | ||
Vzhled | Bezbarvý plyn | ||
Zápach | bez zápachu | ||
Hustota | 3,72 g / l, plyn (15 ° C) | ||
Bod tání | -183,6 ° C (-298,5 ° F; 89,5 K) | ||
Bod varu | -127,8 ° C (-198,0 ° F; 145,3 K) | ||
0.005%PROTI při 20 ° C 0.0038%PROTI při 25 ° C | |||
Rozpustnost | rozpustný v benzen, chloroform | ||
Tlak páry | 3,65 MPa při 15 ° C 106,5 kPa při -127 ° C | ||
5,15 atm-cu m / mol | |||
Index lomu (nD) | 1.0004823[1] | ||
Viskozita | 17,32 μPa · s[2] | ||
Struktura | |||
Čtyřúhelníkový | |||
Čtyřboká | |||
0 D. | |||
Nebezpečí | |||
Bezpečnostní list | ICSC 0575 | ||
NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
Bod vzplanutí | Nehořlavé | ||
Související sloučeniny | |||
jiný kationty | Tetrafluorid křemíku Germanium tetrafluorid Tetrafluorid cínu Tetrafluorid olovnatý | ||
Související fluoromethany | Fluorometan Difluormethan Fluoroform | ||
Související sloučeniny | Tetrachlormethan Tetrabromomethan Tetraiodomethane | ||
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
ověřit (co je ?) | |||
Reference Infoboxu | |||
Tetrafluormethan, také známý jako tetrafluorid uhličitý nebo R-14, je nejjednodušší perfluorovaný uhlovodík (CF4). Jak naznačuje jeho název IUPAC, tetrafluormethan je perfluorovaný protějšek uhlovodíku metan. Lze jej také klasifikovat jako a haloalkan nebo halomethan. Tetrafluormethan je užitečné chladivo, ale také silné skleníkový plyn.[3] Má velmi vysokou pevnost vazby kvůli povaze vazba uhlík-fluor.
Lepení
Kvůli mnoha vazbám uhlík-fluor a vysokým elektronegativita z fluor, uhlík v tetrafluormethanu má významnou pozitivní hodnotu částečné nabití který posiluje a zkracuje čtyři vazby uhlík-fluor poskytnutím dalších iontový charakter. Vazby uhlík-fluor jsou nejsilnější jednotlivé vazby organická chemie.[4] Navíc zesilují, když se ke stejnému uhlíku přidává více vazeb uhlík-fluor. V jednom uhlíku organofluorové sloučeniny představované molekulami fluormethan, difluormethan, trifluormethan a tetrafluormethan jsou vazby uhlík-fluor nejsilnější v tetrafluormethanu.[5] Tento účinek je způsoben zvýšeným coulombický přitažlivost mezi atomy fluoru a uhlíkem, protože uhlík má klad částečné nabití 0,76.[5]
Příprava
Tetrafluormethan je produkt, při kterém se jakákoli sloučenina uhlíku, včetně samotného uhlíku, spaluje v atmosféře fluoru. S uhlovodíky fluorovodík je koprodukt. Poprvé to bylo oznámeno v roce 1926.[6] Může být také připraven fluorace z oxid uhličitý, kysličník uhelnatý nebo fosgen s tetrafluorid síry. Komerčně se vyrábí reakcí fluorovodík s dichlorodifluormethan nebo chlorotrifluormethan; vyrábí se také během elektrolýza z kovu fluoridy MF, MF2 pomocí uhlíkové elektrody.
Přestože může být vyroben z nesčetných prekurzorů a fluoru, elementární fluor je drahý a obtížně se s ním manipuluje. Tudíž, CF
4 se připravuje v průmyslovém měřítku pomocí fluorovodík:[3]
- CCl2F2 + 2 HF → CF4 + 2 HCl
Laboratorní syntéza
Tetrafluormethan lze připravit v laboratoři reakcí karbid křemíku s fluorem.
- SiC + 4 F2 → CF4 + SiF4
Reakce
Tetrafluormethan, stejně jako jiné fluorované uhlovodíky, je velmi stabilní díky síle svých vazeb uhlík-fluor. Vazby v tetrafluormethanu mají a spojovací energie 515 kJ⋅mol−1. Díky tomu je inertní vůči kyselinám a hydroxidům. Reaguje však výbušně alkalické kovy. Tepelný rozklad nebo spalování CF4 produkuje toxické plyny (karbonylfluorid a kysličník uhelnatý ) a za přítomnosti vody se také získá fluorovodík.
Je velmi málo rozpustný ve vodě (asi 20 mg⋅L−1), ale mísitelný s organickými rozpouštědly.
Použití
Tetrafluormethan se někdy používá jako nízká teplota chladivo (R-14). Používá se v elektronika mikrofabrikace samostatně nebo v kombinaci s kyslík jako plazmový leptadlo pro křemík, oxid křemičitý, a nitrid křemíku.[7] Má také použití v neutronových detektorech.[8]
Účinky na životní prostředí
Tetrafluormethan je silný skleníkový plyn který přispívá k skleníkový efekt. Je velmi stabilní, má atmosférická životnost 50 000 let a nejvyšší potenciál skleníkového oteplování 6500 (uvádí se za prvních 100 let), CO2 má faktor 1).
Tetrafluormethan je nejhojnější perfluorovaný uhlovodík v atmosféře, kde je označen jako PFC-14. Jeho atmosférická koncentrace roste.[9] Od roku 2019 stále více přispívají umělé plyny CFC-11 a CFC-12 radiační působení než PFC-14.[10]
Ačkoli strukturálně podobné chlorfluoruhlovodíky (CFC), tetrafluormethan ne poškozují ozonovou vrstvu. Důvodem je to, že vyčerpání je způsobeno atomy chloru v CFC, které se disociují při působení UV záření. Vazby uhlík-fluor jsou silnější a je méně pravděpodobné, že se oddělí. Podle Guinessova kniha rekordů Tetrafluormethan je nejtrvalejší skleníkový plyn.
Kromě toho hlavní průmyslové emise tetrafluormethanu hexafluorethan jsou vyráběny při výrobě hliník použitím Hall-Héroultův proces. CF4 také se vyrábí jako produkt rozkladu složitějších sloučenin, jako je halogenované uhlovodíky.[11]
Zdravotní rizika
Díky své hustotě může tetrafluormethan vytlačovat vzduch a vytvářet udušení nebezpečí v nedostatečně větraných prostorách.
Viz také
Reference
- ^ Abjean, R .; A. Bideau-Mehu; Y. Guern (15. července 1990). "Index lomu tetrafluoridu uhličitého (CF4) v rozsahu vlnových délek 300 - 140 nm". Jaderné přístroje a metody ve výzkumu fyziky Sekce A: Akcelerátory, spektrometry, detektory a související zařízení. 292 (3): 593–594. doi:10.1016/0168-9002(90)90178-9.
- ^ Kestin, J .; Ro, S.T .; Wakeham, W.A. (1971). "Referenční hodnoty viskozity dvanácti plynů při 25 ° C". Transakce Faradayovy společnosti. 67. doi:10.1039 / TF9716702308.
- ^ A b Siegemund, Günter; Schwertfeger, Werner; Feiring, Andrew; Chytrý, Bruce; Behr, Fred; Vogel, Herward; McKusick, Blaine (2002). "Sloučeniny fluoru, organické". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a11_349.
- ^ O'Hagan D (únor 2008). „Pochopení chemie organofluorinu a v kationtech. Úvod do vazby C – F“. Recenze chemické společnosti. 37 (2): 308–19. doi:10.1039 / b711844a. PMID 18197347.
- ^ A b Lemal, D.M. (2004). "Perspektiva na fluorouhlíkové chemii". J. Org. Chem. 69 (1): 1–11. doi:10.1021 / jo0302556. PMID 14703372.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ K. Williams, K. Gupta, M. Wasilik. Sazby leptání pro zpracování mikroobráběním - část II J. Microelectromech. Syst., Sv. 12, s. 761–777, prosinec 2003.
- ^ „Nízkoúčinný dvourozměrný polohově citlivý neutronový detektor pro měření profilu paprsku“. doi:10.1016 / j.nima.2004.09.020.
- ^ „Ukazatele změny klimatu - Atmosférická koncentrace skleníkových plynů - obrázek 4“. Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států. Citováno 2020-09-26.
- ^ Butler J. a Montzka S. (2020). „Roční index skleníkových plynů NOAA (AGGI)“. NOAA Laboratoře pro globální monitorování / výzkum systémů Země.
- ^ Jubb, Aaron M .; McGillen, Max R .; Portmann, Robert W .; Daniel, John S .; Burkholder, James B. (2015). „Atmosférický fotochemický zdroj perzistentního skleníkového plynu CF4“. Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 42 (21): 9505–9511. doi:10.1002 / 2015 GL066193. ISSN 0094-8276.
externí odkazy
- Mezinárodní karta chemické bezpečnosti 0575
- Národní seznam znečišťujících látek - přehled fluoridů a sloučenin
- Data z Air Liquide
- Graf tlaku páry při Air Liquide
- Bezpečnostní list na Oxfordské univerzitě
- Protokol pro měření tetrafluormethanu a hexafluorethanu z výroby primárního hliníku
- Tabulka chemických a fyzikálních vlastností
- Stránka WebBook pro CF4