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词条 氟里昂
释义

§ 基本简介

空调制冷剂——氟里昂

氟里昂,又名氟氯烃,英文:freon,几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称。氟里昂在常温下都是无色气体或易挥发液体,略有香味,低毒,化学性质稳定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2(F-12)。二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体;熔点-158℃ ,沸点-29.8℃,密度1.486克/厘米(-30℃);稍溶于水,易溶于乙醇、乙醚;与酸、碱不反应。二氯二氟甲烷可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得,反应产物主要是二氯二氟甲烷,还有CCl3F和CClF3,可通过分馏将CCl2F2分离出来。由于氟利昂可能破坏大气臭氧层,已限制使用。目前地球上已出现很多臭氧层漏洞,有些漏洞以超过非洲面积,其中很大的原因是因为氟利昂的化学物质。

§ 性质介绍

氟里昂制冷系统

人们最早使用的冷冻剂是二氧化硫和氨。在1.01×105Pa时,二氧化硫于-10℃液化,氢在-33℃液化。若在常温下,对二氧化硫施加2.525×105Pa,对氨施加8.888×105Pa,它们也能液化。这两种物质也都不能燃烧。但美中不足的是,它们都有强烈的刺激性气味,浓度大时还有毒性,并对金属有腐蚀作用。不过,它们的价格比较便宜,所以至今仍用于大型冷冻机中。

氟里昂在常温下都是无色气体或易挥发液体,略有香味,低毒,化学性质稳定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2(F-12)。二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体;熔点-158℃,沸点-29.8℃,密度1.486克/厘米(-30℃);稍溶于水,易溶于乙醇、乙醚;与酸、碱不反应。二氯二氟甲烷可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得,反应产物主要是二氯二氟甲烷,还有CCl3F和CClF3,可通过分馏将CCl2F2分离出来。

无氟制冷剂

美国化学家密得烈经过长期的研究,终于制成了CCl2F2,即氟里昂-12。它的性能优于二氧化硫和氨。Cl2F2可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得。用SbCl5催化时,CCl2F2产率为90%,CCl3F为9%,CClF3为0.5%;用FeCl3催化时,CCl2F2产率为75%,CCl3F为20%。

用氟里昂作冷冻剂,优点很多:

(1)容易液化。如氟里昂-12,沸点-29.8℃;氟里昂-11,沸点-23.8℃;

(2)没有气味,没有毒性。不像氨、二氧化硫那样,一旦管道漏气,就会产生强烈的刺激性气味,甚至造成事故;

(3)不腐蚀金属,这一点也优于二氧化硫和氨;

(4)跟大多数有机物不同,氟里昂不能燃烧,因而避免了发生火灾和爆炸的危险。

§ 反应机理

臭氧在紫外线作用下:O3—→O2+O

氯氟烃分解(以CF2Cl2为例):CF2Cl2→CF2Cl+Cl

自由基链反应:Cl+O3—→ClO+O2、ClO+O—→Cl+O2。

总反应:O3+O=2O2。二氯二氟甲烷氟里昂的介电常数为2,可以采用脉冲时域反射物位计进行物位测量。

§ 主要用途

由于氯氟烃无味、无易燃性、无毒性、无腐蚀性及相当稳定,所以用途广泛。

压缩喷雾喷射剂

液态氯氟烃通常被加进喷漆及杀虫剂等压缩喷雾的容器。当使用者使用压缩喷雾时,容器内的压力会降低,导致液态氯氟烃气化,令内里的液体喷射出来。

清洁剂

氯氟烃能够溶解油脂,故被用作电子零件及金属用品的清洁剂。

冷冻剂

被用作冷冻剂的氯氟烃,被称为氟利昂。氟利昂气化时吸收大量内能,令附近环境变冷,所以成为冷藏器(例如冰箱及空调)的冷冻剂。

发泡剂

在制造发泡胶的过程中,氯氟烃被混合于塑胶中,成为发泡胶的气泡。

抗凝剂

氯氟烃也被加进汽油中,防止汽油因低温而凝结。

§ 环境危害

氟里昂破坏臭氧层

氟利昂是臭氧层破坏的元凶,它是20世纪20年代合成的,其化学性质稳定,不具有可燃性和毒性,被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂,广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。20世纪80年代后期,氟利昂的生产达到了高峰,产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前,全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年,所以排放的大部分仍留在大气层中,其中大部分仍然停留在对流层,一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂,在上升进入平流层后,在一定的气象条件下,会在强烈紫外线的作用下被分解,分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应,不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

根据资料,2003年臭氧空洞面积已达2500万平方公里。臭氧层被大量损耗后,吸收紫外线辐射的能力大大减弱,导致到达地球表面的紫外线明显增加,给人类健康和生态环境带来多方面的危害。据分析,平流层臭氧减少万分之一,全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%,即意味着因此引起失明的人数将增加1万到1.5万人。

在对流层的氟利昂分子很稳定,几乎不发生化学反应。但是,当它们上升到平流层后,会在强烈紫外线的作用下被分解,含氯的氟里昂分子会离解出氯原子(称为“自由基”),然后同臭氧发生连锁反应(氯原子与臭氧分子反应,生成氧气分子和一氧化氯基;一氧化氯基不稳定,很快又变回氯原子,氯原子又与臭氧反应生成氧气和一氧化氯基……),不断破坏臭氧分子。 [1]

§ 禁止使用

由于氟利昂对臭氧层的破坏日益严重,故多个国家于1987年9月于加拿大蒙特利尔签署《蒙特利尔议定书》,分阶段限制氯氟烃的使用。由1996年1月1日起,氟利昂正式被禁止生产。

《蒙特利尔议定书》是一个对全球环保有重大意义的协定。自从这个呼吁保护臭氧层、淘汰ODS的议定书问世以来,20年里已有188个国家先后签署。作为缔约国之一,我国于2004年11月出台《中国Halon/CFCs/CTC生产加速淘汰计划》,主动将自己的“禁氟大限”从原定的2010年提前至2007年。[2]

§ 可行代用品

氯氟烃可被碳氢化合物取代,虽然不会破坏臭氧层,但具有一定的易燃性和毒性。

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更新时间:2025/3/21 20:58:02