基本信息
氟氯昂,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。以上氟利昂在常溫下都是無色氣體或易揮發液體,略有香味,低毒,化學性質穩定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2(F-12)。二氯二氟甲烷在常溫常壓下為無色氣體;熔點-158℃ ,沸點-29.8℃,密度1.486克/厘米(-30℃);稍溶於水,易溶於乙醇、乙醚;與酸、鹼不反應。二氯二氟甲烷可由四氯化碳與無水氟化氫在催化劑存在下反應製得,反應產物主要是二氯二氟甲烷,還有CCl3F和CClF3,可通過分餾將CCl2F2分離出來。
用途危害
氟利昂主要用作製冷劑。它們的商業代號F表示氟代烴,第一個數字等於碳原子數減1(如果是零就省略),第二個數字等於氫原子數加1,第三個數字等於氟原子數目,氯原子數目不列。由於氟利昂可能破壞大氣臭氧層,已限制使用。
氟利昂是臭氧層破壞的元兇,它是本世紀20年代合成的,其化學性質穩定,不具有可燃性和毒性,被當作製冷劑、發泡劑和清洗劑,廣泛用於家用電器、泡沫塑膠、日用化學品、汽車、消防器材等領域。80年代後期,氟利昂的生產達到了高峰,產量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前,全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由於它們在大氣中的平均壽命達數百年,所以排放的大部分仍留在大氣層中,其中大部分仍然停留在對流層,一小部分升入平流層。在對流層相當穩定的氟利昂,在上升進入平流層後,在一定的氣象條件下,會在強烈紫外線的作用下被分解,分解釋放出的氯原子同臭氧會發生連鎖反應,不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數萬個臭氧分子。
根據資料,2003年臭氧空洞面積已達2500萬平方公里。臭氧層被大量損耗後,吸收紫外線輻射的能力大大減弱,導致到達地球表面的紫外線B明顯增加,給人類健康和生態環境帶來多方面的危害。據分析,平流層臭氧減少1%%,全球白內障的發病率將增加0.6-0.8%,即意味著因此引起失明的人數將增加1萬到1.5萬人。
由於氟利昂在大氣中的平均壽命達數百年,所以排放的大部分仍滯留在大氣層中,其中大部分停留在對流層,小部分升入平流層。
在對流層的氟利昂分子很穩定,幾乎不發生化學反應。但是,當它們上升到平流層後,會在強烈紫外線的作用下被分解,含氯的氟利昂分子會離解出氯原子,然後同臭氧發生連鎖反應(氯原子與臭氧分子反應,生成氧氣分子和一氧化氯基;一氧化氯基不穩定,很快又變回氯原子,氯原子又與臭氧反應生成氧氣和一氧化氯基……),不斷破壞臭氧分子。
Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl
如此周而復始,結果一個氯氟利昂分子就能破壞多達10萬個臭氧分子。總的結果,可以用化學方程式表示為:
2O3—→3O2 (雖然反應中氟利昂分子所起的作用類似於催化劑,但由於其參加了反應過程,因而嚴格意義上不屬於催化劑)。
臭氧在紫外線作用下(反應條件不好打,自己加上)
O3 —→ O2 + O
氯氟烴分解(以CF2Cl2為例)
CF2Cl2 → CF2Cl· + ·Cl
自由基鏈反應
Cl· + O3 —→ ClO· + O2
ClO· + O —→ Cl· + O2
總反應:O3 + O = 2O2