Тетрафторэтилен
| Тетрафторэтилен | |
|---|---|
  | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Тетрафторэтилен |
| Сокращения | ТФЭ, мономер 4 |
| Традиционные названия | Тетрафторэтилен, этилена тетрафторид, перфторэтилен, |
| Хим. формула | [math]\ce{ C2F4 }[/math] |
| Рац. формула | [math]\ce{ C2F4 }[/math][1] |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 100, 016 г/моль |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | −131,15 °C |
| • кипения | −76,5 °C |
| Критическая точка | 33,3 °C, 5,72 кг/м3 |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 116-14-3 |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 30 мг/м³[2] |
| ЛД50 | 200-955 мг/кг[3] |
| Токсичность | Обладает общетоксическим действием. Зарегистированные препараты тетрафторэтилена[4] относятся к 4-му[5] классу опасности (для человека)[6] |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Тèтрафтòрэтиле́н[7] — органическое соединение углерода и фтора с химической формулой [math]\ce{ C2F4 }[/math], один из представителей фторолефинов — непредельных фторорганических соединений.
Представляет собой тяжёлый газ, плохо растворяется в воде.
Умеренно токсичен, ПДКр.з. 30 мг/м³, 4-й класс опасности[8] (малоопасные вещества) по ГОСТу 12.1.007-76.
Физические и химические свойства
Тетрафторэтилен — тяжёлый газ (почти в 3,5 раза тяжелее воздуха), без цвета и запаха.
Молекула тетрафторэтилена плоская, межъядерное расстояние C—C — 1,33±0,06 Å, межъядерное расстояние C−F — 1,30±0,02 Å, угол между связями F—C—F — 114±3°[9].
Тетрафторэтилен является мономером многих полимеров (пластмасс), легко полимеризуется и сополимеризуется практически со всеми мономерами: этиленом, пропиленом, фтористым винилиденом, трифторхлорэтиленом и другими, образуя фторопласты часто с уникальными свойствами[10].
Получение тетрафторэтилена
В лабораторных условиях тетрафторэтилен получают дебромированием 1,2-дибромтетрафторэтана цинком[10]:
- [math]\ce{ CF2BrCF2Br + Zn -> CF2CF2 + ZnBr2 }[/math],
или деполимеризацией политетрафторэтилена в техническом вакууме:
- [math]\displaystyle{ \ce{[-CF2-CF2-]}_n \xrightarrow{600-700\ ^\circ \text{C},\ 130-700\ \text{Па}} n~\ce{CF2=CF2} }[/math].
В промышленности тетрафторэтилен получают пиролизом хлордифторметана (хладона-22) (при 550—750 °С)[10][11]:
- [math]\ce{ 2 CF2HCl -> CF2CF2 + 2 HCl }[/math].
Считается, что процесс пиролиза протекает через образование промежуточного дифторкарбена[12]:
- [math]\ce{ CF2HCl <=> :CF2 + HCl }[/math],
- [math]\ce{ CF2HCl <=> CF2: + HCl }[/math].
Процесс пиролиза сопровождается образованием большого числа побочных продуктов: гексафторпропилена, октафторциклобутана и многих других.
Физические свойства[10]
Стандартная энтальпия образования [math]\displaystyle{ \Delta H^{0}_{298} }[/math] = −659,5 кДж/моль.
Теплота плавления 7,714 кДж/моль.
Пожароопасность[10]
Класс опасности 4.
Тетрафторэтилен — горючий газ. Температура самовоспламенения 190 °C.
Чистый тетрафторэтилен — взрывоопасный газ при давлении выше 0,25 МПа. При этом происходит взрывная полимеризация:
- [math]\displaystyle{ \ce{CF2CF2 -\gt C + CF4} + Q,\quad Q = 71\ \text{ккал/моль}. }[/math]
Инициаторы взрыва: кислород, пероксидные соединения, оксиды металлов переменной валентности.
Жидкий тетрафторэтилен детонационными свойствами не обладает.
Химические свойства
На палладиевом катализаторе тетрафторэтилен присоединяет водород с образованием 1,1,2,2-тетрафторэтана[11]:
- [math]\ce{ CF2CF2 + H2 -> CF2HCF2H }[/math].
При освещении актиничным светом тетрафторэтилен подвергается галогенированию[10][11], например:
- [math]\ce{ CF2CF2 + Br2 ->[h\nu] CF2BrCF2Br }[/math].
В жёстких условиях тетрафторэтилен сгорает в кислороде, образуя тетрафторметан и диоксид углерода[10]:
- [math]\ce{ CF2CF2 + O2 -> CF4 + CO2 }[/math].
При повышенной температуре тетрафторэтилен подвергается циклодимеризации с образованием октафторциклобутана[10]:
- [math]\ce{ 2 CF2=CF2 -> C4F8 }[/math].
Пиролиз тетрафторэтилена сопровождается образованием гексафторпропилена. Считается, что образование гексафторпропилена основано на реакциях дифторкарбена[10][12]:
- [math]\ce{ CF2CF2 + CF2{:} <=> CF3-CF=CF2 }[/math].
На реакции пиролиза тетрафторэтилена основано промышленное производство важного фторсодержащего мономера — гексафторпропилена[10][11][12]
Тетрафторэтилен легко полимеризуется по радикальному механизму в присутствии любых источников радикалов. Полимеризацию осуществляют как суспензионным, так и эмульсионным способом.
Получаемый политетрафторэтилен выпускается в виде различных марок: Ф-4, Ф-4ПН-90; Ф-4ПН-40; Ф-4ПН-20; Ф-4D и т. д.[13]
Тетрафторэтилен вступает в реакцию радикальной сополимеризации с различными мономерами:
- с этиленом — фторопласт-40 (Ф-40);
- с гексафторпропиленом — фторопласт-4МБ (Ф-4МБ);
- с фтористым винилиденом — фторопласт-42 (Ф-42)[13].
Токсичность
Техника безопасности
Тетрафторэтилен — токсичное вещество. Является сосудистым ядом, раздражает слизистые оболочки глаз и органов дыхания, в высоких концентрациях вредно влияет на центральную нервную систему, вызывает отёк лёгких, имеет нефротоксическое действие[14].
ПДКр.з = 30 мг/м3; ПДКм.р. = 6 мг/м3; ПДКСС = 0,5 мг/м3.
Сферы применения
Тетрафторэтилен используется в основном для получения тефлона (фторопласта-4).
См. также
Примечания
- ↑ Tetrafluoroethylene
- ↑ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.
- ↑ Летальная доза (ЛД)
- ↑ 10007-80 Фторопласт-4. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)
- ↑ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (с Изменениями N 1, 2)
- ↑ 2.2.5.686-98 Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны (Разделы 1-2)
- ↑ Britannica Tetrafluoroethylene
- ↑ 2.2.5.686-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны
- ↑ Справочник химика. — 2-е изд., перераб. и доп.. — Л.-М.: ГНТИ Химической литературы, 1962. — Т. 1. — С. 358. — 1072 с.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 10,8 10,9 Промышленные фторорганические продукты: справ. издание / Б. Н. Максимов, В. Г. Барабанов, И. Л. Серушкин и др.. — 2-е изд., пер. и доп.. — СПб.: Химия, 1996. — 544 с. — ISBN 5-7245-1043-X.
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 Верещагина Н. С., Голубев А. Н., Дедов А. С., Захаров В. Ю. Российский химический журнал. Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. — 2000. — Т. XLIV, выпуск 2. — С. 110—114.
- ↑ 12,0 12,1 12,2 Нефедов О. М., Иоффе А. И., Менгинов Л. Г. Химия карбенов. — М.: Химия, 1990. — С. 254. — 304 с. — ISBN 5-7245-0568.
- ↑ 13,0 13,1 Логинов Б. А. Удивительный мир фторполимеров. — М., 2008. — 128 с.
- ↑ Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Редкол.: Москвин А. В. и др.. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.