Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тетрафторметан, сондай-ақ көміртек тетрафторлы немесе R 14 деп аталады, ең қарапайым перфторкарбон (CF4). IUPAC атауынан көрінетіндей, тетрафторметан көмірсутек метанының перфторланған аналогы болып табылады. Оны галоалкан немесе галометан деп те жіктеуге болады. Тетрафторметан пайдалы тоңазытқыш, сонымен қатар күшті парниктік газ. Көміртек-фтор байланыстарының саны көбейген сайын олардың беріктігі артады. Фторметан, дифторметан, трифторметан және тетрафторметан молекулаларымен бейнеленген бір көміртекті органофторлы қосылыстарда көміртек-фтор байланыстары тетрафторметанда ең күшті. Бұл эффект фтор атомдары мен көміртек арасындағы куломбикалық тартылыстың күшеюіне байланысты, себебі көміртекте 0,76 оң жартылай заряды бар. Оны көмірқышқыл газы, көміртек оксиді немесе фосгенді күкірт тетрафторлы қышқылымен фторлау арқылы да алуға болады. Өндірісте ол фторсутектік сутек пен дихлордифторметан немесе хлортрифторметанның реакциясы арқылы шығарылады; сондай-ақ, көміртек электроды қолданып металл фторидтері MF, MF2 электролизі кезінде де өндіріледі. Оны алу үшін көптеген прекурсорлар мен фтор қолданылуы мүмкін, бірақ элементтік фтордың бағасы жоғары және оны қолдану қиын. Сондықтан, фторсутектік сутек өнеркәсіптік масштабта қолданылады: CCl2F2 + 2 HF → CF4 + 2 HCl.
Tetrafluoromethane, also known as carbon tetrafluoride or R 14, is the simplest perfluorocarbon (CF4). As its IUPAC name indicates, tetrafluoromethane is the perfluorinated counterpart to the hydrocarbon methane. It can also be classified as a haloalkane or halomethane. Tetrafluoromethane is a useful refrigerant but also a potent greenhouse gas. Additionally, they strengthen as more carbon–fluorine bonds are added to the same carbon. In the one carbon organofluorine compounds represented by molecules of fluoromethane, difluoromethane, trifluoromethane, and tetrafluoromethane, the carbon–fluorine bonds are strongest in tetrafluoromethane. This effect is due to the increased coulombic attractions between the fluorine atoms and the carbon because the carbon has a positive partial charge of 0.76. It can also be prepared by the fluorination of carbon dioxide, carbon monoxide or phosgene with sulfur tetrafluoride. Commercially it is manufactured by the reaction of hydrogen fluoride with dichlorodifluoromethane or chlorotrifluoromethane; it is also produced during the electrolysis of metal fluorides MF, MF2 using a carbon electrode. Although it can be made from a myriad of precursors and fluorine, elemental fluorine is expensive and difficult to handle. Consequently, is prepared on an industrial scale using hydrogen fluoride:
CCl2F2 + 2 HF → CF4 + 2 HCl
Реакциялар
Тетрафторметан, басқа фторкөміртектер сияқты, көміртек-фтор байланыстарының беріктігіне байланысты өте тұрақты. Тетрафторметанның байланыс энергиясы 515 кДж⋅моль−1-ге тең. Осының салдарынан, ол қышқылдар мен гидроксидтерге инертті. Дегенмен, ол сілті металдарымен жарылыс реакциясына түседі. CF4 термиялық ыдырауы немесе жануы кезінде улы газдар (карбонил фториді және көміртек монооксиді) түзіледі, ал су болған жағдайда сутегі фториді де пайда болады. Ол суда өте аз ериді (шамамен 20 мг⋅Л−1), бірақ органикалық еріткіштермен жақсы араласады.
Tetrafluoromethane, like other fluorocarbons, is very stable due to the strength of its carbon–fluorine bonds. The bonds in tetrafluoromethane have a bonding energy of 515 kJ⋅mol−1. As a result, it is inert to acids and hydroxides. However, it reacts explosively with alkali metals. Thermal decomposition or combustion of CF4 produces toxic gases (carbonyl fluoride and carbon monoxide) and in the presence of water will also yield hydrogen fluoride. It is very slightly soluble in water (about 20 mg⋅L−1), but miscible with organic solvents.
Қолданылуы
Тетрафторметан кейде төмен температуралық тоңазытқыш ретінде (R 14) қолданылады. Ол кремний, кремний диоксиді және кремний нитридін өңдеу үшін электроника микроөндірісінде жеке немесе оттегімен қосылып плазмалық кескіш ретінде пайдаланылады. Сонымен қатар, ол нейтрон детекторларында да қолданылады.
Tetrafluoromethane is sometimes used as a low temperature refrigerant (R 14). It is used in electronics microfabrication alone or in combination with oxygen as a plasma etchant for silicon, silicon dioxide, and silicon nitride. It also has uses in neutron detectors.
Қоршаған ортаға әсері
Тетрафторметан – парниктік әсерге күшті әсер ететін қуатты парниктік газ. Ол өте тұрақты, атмосферада 50 000 жылға дейін сақталады және парниктік әсер ету потенциалы CO2-ге қарағанда 6500 есе жоғары. Тетрафторметан атмосферадағы ең көп кездесетін перфторкөміртегі, және PFC 14 деп белгіленеді. Оның атмосферадағы концентрациясы артып келеді. 2019 жылғы мәліметтер бойынша, адам жасаған CFC 11 және CFC 12 газдары PFC 14-ке қарағанда күштірек радиациялық күш түсіруде. Тетрафторметан құрылымы жағынан хлорфторкөміртегілерге (ХФК) ұқсас болғанымен, көміртек-фтор байланысы көміртек пен хлор байланысынан әлдеқайда мықты болғандықтан озон қабатын бұзбайды. Тетрафторметанның негізгі өндірістік шығарылымдары, гексафторэтаннан басқа, алюминий өндірісінде қолданылатын Hall-Héroult процесі кезінде пайда болады. CF4 сондай-ақ, галокарбондар сияқты күрделі қосылыстардың ыдырауынан да түзіледі.
Tetrafluoromethane is a potent greenhouse gas that contributes to the greenhouse effect. It is very stable, has an atmospheric lifetime of 50,000 years, and a high greenhouse warming potential 6,500 times that of CO2. Tetrafluoromethane is the most abundant perfluorocarbon in the atmosphere, where it is designated as PFC 14. Its atmospheric concentration is growing. As of 2019, the man made gases CFC 11 and CFC 12 continue to contribute a stronger radiative forcing than PFC 14. Although structurally similar to chlorofluorocarbons (CFCs), tetrafluoromethane does not deplete the ozone layer because the carbon–fluorine bond is much stronger than that between carbon and chlorine. Main industrial emissions of tetrafluoromethane besides hexafluoroethane are produced during production of aluminium using Hall Héroult process. CF4 also is produced as product of the breakdown of more complex compounds such as halocarbons.
Денсаулыққа қауіп төндіреді
Тетрафторметанның жоғары тығыздығы салдарынан ауаны ығыстырып, нашар желдетілетін жағдайларда тұншығу қаупі тудыруы мүмкін. Басқа жағдайларда, ол тұрақтылығының арқасында қауіпсіз болып саналады.
Due to its density, tetrafluoromethane can displace air, creating an asphyxiation hazard in inadequately ventilated areas. Otherwise, it is normally harmless due to its stability.