2020-09-25 06:50:23

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碳氟化合物(Fluorocarbon)是以氟取代 Methan、Athan等碳氢化合物里所含氢的一部分或全部而得到的一种化合物。

分子结构中牢固的碳-氟键,使得碳氟化合物具有很强的防水性,因此它主要被用于防水服装和特富龙炊具。

另外,得益于它们很高的溶解氧气的能力,它们成为人造血液中一种重要的基础组成部分。

基本信息

  • 中文名称

    碳氟化合物

  • 外文名称

    Fluorocarbon

折叠 编辑本段 化学性质

碳氟化合物(与氟利昂类似,只是分子中没有)仍在生产中被广泛使用。由于其分子结构中牢固的碳-氟键,使得碳氟化合物具有很强的防水性,因此它主要被用于防水服装和特富龙炊具。另外,得益于它们很高的溶解氧气的能力,它们成为人造血液中一种重要的基础组成部分。

多数科学家认为,目前全球升温的趋势主要是由人类产生的"温室效应"不断扩大造成的,地球发出的热量在进入太空的过程中被地球大气层捕获,就会引起全球温度上升。大气层里的一些温室气体就像温室上的玻璃,它允许阳光进入,但却阻止热量逃逸出去。长期存在的气体并非永远都停留在大气中,从物理或化学方面来说,它们不会对气温的变化作出响应,这被描述成"强迫"气候变化;水等气体会对温度变化作出反应,这被视为"反馈信息"。

有一种碳氟化合物,叫四氟甲烷。尽管大气中存在的四氟甲烷的量要比二氧化碳少很多,但是其温室气体效应是二氧化碳的6500倍,四氟甲烷的化学稳定性更足以保证它在大气中存在5万年之久。

气体

形成温室效应的气体包括:水蒸气二氧化碳甲烷一氧化二氮碳氟化合物

折叠 编辑本段 产生

碳氟化合物(Fluorocarbon)是以氟取代 Methan、Athan等碳氢化合物里所含氢的一部分或全部而得到的一种化合物。碳氟化合物起源工业,是一种具有多种应用途径合成化合物,可是由于它能对臭氧层造成破坏,因此国际协定对这种产品进行了严格管控,禁止把碳氟化合物释放至大气里。这些物质也是温室气体之一。

折叠 编辑本段 详细内容

含量碳氟化合物(Fluorocarbon)是以氟取代Methan、Athan等碳氢化合物中所含氢的一部分或全部而得到的一种化合物。成份由化合物的各种结构所至,碳氟化合物(Fluorocarbon)中含有 CFC、HCFC、HFC 等成分。其中,CFC和 HCFC是被《蒙特利尔议定书》定为全面禁止使用的对象,而 HFC不在其列。

过去,日本习惯于将这些化合物统称为"氯氟烃"。"氯氟烃"不利于保护臭氧层而受到各种限制或全部禁止使用,由此人们仿佛觉得所有的"氯氟烃"都是臭氧层有害的物质。为了避免混淆概念,这里不用"氯氟烃"这一名称,而是将其统称为碳氟化合物(Fluorocarbon),根据不同种类,再分为"CFC"、"HCFC"以及"HFC"。

折叠 编辑本段 制备方法

C#-[n]H#-[m]F#-[2n-m]的烯烃化合物的氟含量的方法,其中n是2-6的整数且m是1-2n的整数。该方法包括:

(a)烯烃化合物与式(AgF)(MF#-[2])#-[x]的金属氟化物组合物在大于200℃的足以使该金属氟化物组合物的F转移至烯烃化合物的温度下接触,其中M选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn及其混合物且其中x是0-1的数,由此制得化学上还原的含有金属银的金属氟化物组合物;

(b)在HF的存在下氧化(a)所得的还原的金属氟化物组合物,从而再生得到式(AgF)(MF#-[2])#-[x]的还原的金属氟化物组合物;

(c)将(b)的再生金属氟化物组合物循环进行(a)。还公开了一种新的式Ag#-[10]F#-[8]C#-[2]的组合物;和一种制备六氟乙烷的方法,该方法包括将Ag#-[10]F#-[8]C#-[2]加热至足以使其分解的温度。

一种增加式C↓[n]H↓[m]F↓[2n-m]的烯烃化合物的氟含量的方法,其中n是2-6的整数且m是1-2n的整数,该方法包括:

(a)使烯烃化合物与式(AgF)(MF↓[2])↓[x]的金属氟化物组合物接触,其中M选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和它们的混合物并且其中x是0-1的数,该接触是在大于200℃的足以使所述金属氟化物组合物的F转移至烯烃化合物的温度下进行,由此制得含金属银的化学上还原的金属氟化物组合物;

(b)在HF的存在下氧化得自(a)的还原的金属氟化物组合物,再生得到式(AgF)(MF↓[2])↓[x]的金属氟化物组合物;和 (c)将(b)再生的金属氟化物组合物循环至(a)。

折叠 编辑本段 原料处理

一种处理碳氟化合物原料的方法,该方法包括:在高温区内,在至少一个阴极和至少一个阳极之间产生电弧,在高温区内,并且通过所述电弧和等离子气体产生具有尾火焰的向上燃烧的热等离子体,使包含至少一种碳氟化合物的固体粒状碳氟化合物原料与热等离子体尾火焰形成活性热混合物,所述碳氟化合物分解成至少一种碳氟化合物母体或活性组分,以及冷却所述活性热混合物而从碳氟化合物母体或活性组分形成至少一种更需要的碳氟化合物。

在计算机中设计出了一种分子,从理论上讲它能将碳氟化合物中氟原子"拽"出。如果能够合成出这种分子,并用它来去除碳氟化合物中的氟,将帮助人类减少对大气中臭氧层的破坏。

在海平面高度,碳氟化合物中碳和氟间的化学键十分牢固,这使得碳氟化合物广泛应用于冰箱制冷剂、杀虫剂和不粘锅材料等众多商品。然而,当碳氟化合物进入高层大气后,它在高能光子和活性极强的臭氧分子作用下会被分解,从而导致臭氧减少,甚至出现臭氧空洞,让更多的紫外线从太空射至地球表面,影响人类生活。

虽然人们能够用某些有机金属化合物在地面分解碳氟化合物,但是该反应耗时长且需要极高的温度。此外,其他能同碳氟化合物进行反应的物质既有毒性又低效。为此,多年来研究人员一直在寻找既经济又有利于环保的处理碳氟化合物的有效方法。

研究发现,南非Burkholderiasp细菌中的一种(fluoroacetatedehalogenase)能够将氟乙酸钠中的氟离子"拽"出。不过,由于这样的酶为大分子结构,采用工业加工获得它们不仅困难,而且成本高。于是,研究人员另辟蹊径,利用基础量子理论和对酶分子的了解,推断出了酶分子的关键构成和几何形状。随后,在计算机中设计出了一种大环形分子,它有让甲基氟化物(简单的碳氟化合物)中的碳-氟化学键断裂的能力。

美国德克萨斯大学的研究人员正在着手合成这种靠计算机设计出的分子,以验证其有效性。如果合成的分子能够同理论推断相符,它将是人类首次在没有高温和高压的条件下利用简单的有机分子让碳-氟化学键断裂。同时它也向人们展示了人造分子能够具有自然界酶的化学活性。研究人员表示,所有有用的物质均存在于自然,人们需要的只是要寻找到它们,并让它们更有效。

折叠 编辑本段 限制规定

碳氟化合物应用于织织品、地毯和纸张等,可发挥防油脂和防水功效。建议中的指令禁止在地毯、纺织品、家俬布、皮革、服装、纸张和包装品等采用碳氟化合物。欧洲委员会提出的议案允许灭火泡沫含有碳氟化合物,但欧洲议会则不同意,并希望修订条文,议会首读及投票结果要点如下:

1、不可于市场销售碳氟化合物,碳氟化合物在制剂中的浓度不得相等于或超过总体的0.005%;不得销售碳氟化合物浓度相等于或超过总体0.1%的半制成品或半制成品的部件;在纺织品或其他涂层物料,碳氟化合物含量必须少于每平方米1微克;

2、用于制造照相平版印刷防反光涂层的物质及制剂,以及覆盖于胶片、纸张或印板表面的感光涂层等,可含有较大量的碳氟化合物、非装饰性硬铬所含的抑制剂、航空用液压液体亦然;

由于豁免灭火泡沫的建议被欧洲议会否决。因此,所有新推出的灭火泡沫必须不含碳氟化合物,在指令生效前推出市场的灭火泡沫,只可于指令生效后最多54个月内使用。

折叠 编辑本段 危害

尽管碳氟化合物用途广泛,但是它仍旧是一种破坏力强大的温室气体。英国约克大学的Robin Perutz在接受《新科学家》杂志采访时说:"破坏臭氧层的真正'元凶'(氟利昂等)已经在很大程度上被除去,但是依然存在的碳氟化合物的的确确在全球变暖方面有着巨大的'潜力'。"

碳氟化合物的使用起源于工业,因为它是一种具有多种应用途径的合成化合物,但是由于它能对臭氧层造成破坏,因此国际协定对这种产品进行严格管控,禁止把碳氟化合物释放到大气里。因为这些物质也是温室气体。

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