Tetrafluoruro di carbonio - Carbon tetrafluoride

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Tetrafluoruro di carbonio
Carbon-tetrafluoride-2D-Dimensions.png
Carbon-tetrafluoride-3D-balls-B.png
Nomi
Nomi IUPAC
Tetrafluorometano Tetrafluoruro di
carbonio
Altri nomi
Tetrafluoruro di carbonio, perfluorometano, tetrafluorocarbon, Freon 14, Halon 14, Arcton 0, CFC 14, PFC 14, R 14, UN 1982
Identificatori
Modello 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Scheda informativa ECHA 100.000.815 Modifica questo su Wikidata
Numero CE
  • 200-896-5
Numero RTECS
  • FG4920000
UNII
  • InChI = 1S / CF4 / c2-1 (3,4) 5  dai un'occhiata Y
    Legenda: TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N  dai un'occhiata Y
  • InChI = 1 / CF4 / c2-1 (3,4) 5
  • FC (F) (F) F
Proprietà
CF 4
Massa molare 88,0043 g / mol
Aspetto Gas incolore
Odore inodore
Densità 3,72 g / l, gas (15 ° C)
Punto di fusione −183,6 ° C (−298,5 ° F; 89,5 K)
Punto di ebollizione −127,8 ° C (−198,0 ° F; 145,3 K)
0,005% V a 20 ° C
0,0038% V a 25 ° C
Solubilità solubile in benzene , cloroformio
Pressione del vapore 3,65 MPa a 15 ° C
106,5 kPa a −127 ° C
5,15 atm-mc / mole
1.0004823
Viscosità 17,32 μPa · s
Struttura
Tetragonale
Tetraedrico
0 D
Pericoli
Scheda di sicurezza ICSC 0575
NFPA 704 (diamante di fuoco)
punto d'infiammabilità Non infiammabile
Composti correlati
Altri cationi
Tetrafluoruro di silicio Tetrafluoruro di
germanio Tetrafluoruro di
stagno Tetrafluoruro di
piombo
Fluorometani correlati
Fluorometano
Difluorometano
Fluoroform
Composti correlati
Tetraclorometano
Tetrabromometano
Tetraiodometano
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Riferimenti di Infobox

Il tetrafluorometano , noto anche come tetrafluoruro di carbonio o R-14, è il perfluorocarburo più semplice ( C F 4 ). Come indica il nome IUPAC, il tetrafluorometano è la controparte perfluorurata dell'idrocarburo metano . Può anche essere classificato come aloalcano o alometano . Il tetrafluorometano è un refrigerante utile ma anche un potente gas a effetto serra . Ha una forza di legame molto elevata a causa della natura del legame carbonio-fluoro .

Incollaggio

A causa dei molteplici legami carbonio-fluoro e dell'elevata elettronegatività del fluoro , il carbonio nel tetrafluorometano ha una significativa carica parziale positiva che rafforza e accorcia i quattro legami carbonio-fluoro fornendo ulteriore carattere ionico . I legami carbonio-fluoro sono i legami singoli più forti nella chimica organica . Inoltre, si rafforzano quando più legami carbonio-fluoro vengono aggiunti allo stesso carbonio. Nei composti organofluorurati a un carbonio rappresentati da molecole di fluorometano , difluorometano , trifluorometano e tetrafluorometano, i legami carbonio-fluoro sono più forti nel tetrafluorometano. Questo effetto è dovuto alle maggiori attrazioni coulombiche tra gli atomi di fluoro e il carbonio perché il carbonio ha una carica parziale positiva di 0,76.

Preparazione

Il tetrafluorometano è il prodotto quando un composto di carbonio, compreso il carbonio stesso, viene bruciato in un'atmosfera di fluoro. Con gli idrocarburi, l' acido fluoridrico è un coprodotto. Fu segnalato per la prima volta nel 1926. Può anche essere preparato mediante fluorurazione di anidride carbonica , monossido di carbonio o fosgene con tetrafluoruro di zolfo . Commercialmente è prodotto dalla reazione di acido fluoridrico con diclorodifluorometano o clorotrifluorometano ; viene prodotto anche durante l' elettrolisi dei fluoruri metallici MF, MF 2 utilizzando un elettrodo di carbonio.

Sebbene possa essere prodotto da una miriade di precursori e fluoro, il fluoro elementare è costoso e difficile da maneggiare. Di conseguenza, CF
4
è preparato su scala industriale utilizzando acido fluoridrico :

CCl 2 F 2 + 2 HF → CF 4 + 2 HCl

Sintesi di laboratorio

Il tetrafluorometano può essere preparato in laboratorio dalla reazione del carburo di silicio con fluoro.

SiC + 4 F 2 → CF 4 + SiF 4

Reazioni

Il tetrafluorometano, come altri fluorocarburi, è molto stabile grazie alla forza dei suoi legami carbonio-fluoro. I legami nel tetrafluorometano hanno un'energia di legame di 515 kJ⋅mol −1 . Di conseguenza, è inerte agli acidi e agli idrossidi. Tuttavia, reagisce in modo esplosivo con i metalli alcalini . La decomposizione termica o la combustione di CF 4 produce gas tossici ( fluoruro di carbonile e monossido di carbonio ) e in presenza di acqua produrrà anche acido fluoridrico .

È leggermente solubile in acqua (circa 20 mg⋅L -1 ), ma miscibile con solventi organici.

Utilizza

Il tetrafluorometano viene talvolta utilizzato come refrigerante a bassa temperatura (R-14). Viene utilizzato nella microfabbricazione elettronica da solo o in combinazione con l' ossigeno come agente di attacco al plasma per silicio , biossido di silicio e nitruro di silicio . Ha anche usi nei rivelatori di neutroni.

Effetti ambientali

Serie temporali di tetrafluorometano (CF 4 ) Mauna Loa .
Concentrazione atmosferica di CF 4 (PFC-14) vs. gas artificiali simili (grafico a destra). Nota la scala logaritmica.

Il tetrafluorometano è un potente gas serra che contribuisce all'effetto serra . È molto stabile, ha una durata atmosferica di 50.000 anni e un alto potenziale di riscaldamento delle serre 6.500 volte quello della CO 2 .

Il tetrafluorometano è il perfluorocarburo più abbondante nell'atmosfera, dove è designato come PFC-14. La sua concentrazione atmosferica sta crescendo. A partire dal 2019, i gas artificiali CFC-11 e CFC-12 continuano a contribuire a una forzatura radiativa più forte rispetto al PFC-14.

Sebbene strutturalmente simile ai clorofluorocarburi (CFC), il tetrafluorometano non esaurisce lo strato di ozono perché il legame carbonio-fluoro è molto più forte di quello tra carbonio e cloro.

Le principali emissioni industriali di tetrafluorometano oltre a esafluoroetano vengono prodotte durante la produzione di alluminio utilizzando il processo Hall-Héroult . CF 4 è anche prodotto come prodotto della scomposizione di composti più complessi come gli alocarburi .

Rischi per la salute

A causa della sua densità, il tetrafluorometano può spostare l'aria, creando un pericolo di asfissia in aree non adeguatamente ventilate.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno