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氟利昂  

2008-04-01 20:04:47|  分类: 化工基础 |  标签: |举报 |字号 订阅

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几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称 。包括 CCl3F(F-11)、CCl2F2(F-12)、 CClF3(F-13)、 CHCl2F (F-21)、CHClF2(F-22)、FCl2C-CClF2(F-113)、F2ClC-CClF2(F-114) 、C2H4F2(F-152)、C2ClF5(F-115)、C2H3F3(F143)等等。以上氟利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。

  氟利昂主要用作制冷剂。它们的商业代号F表示氟代烃,第一个数字等于碳原子数减1(如果是零就省略),第二个数字等于氢原子数加1,第三个数字等于氟原子数目,氯原子数目不列。由于氟利昂可能破坏大气臭氧层,已限制使用。

  氟利昂是臭氧层破坏的元凶,它是本世纪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。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B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1%%,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。
由于氟利昂在大气中的平均寿命达数百年,所以排放的大部分仍滞留在大气层中,其中大部分停留在对流层,小部分升入平流层。

  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,含氯的氟利昂分子会离解出氯原子,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。

  Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl

  如此周而复始,结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达10万个臭氧分子。总的结果,可以用化学方程式表示为:

  2O3—→3O2 (虽然反应中氟利昂分子所起的作用类似于催化剂,但由于其参加了反应过程,因而严格意义上不属于催化剂)。

  反应机理:
  臭氧在紫外线作用下(反应条件不好打,自己加上)
  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   
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