四氟化碳
四氟化碳,又称为四氟甲烷、Freon-14及R 14,是一种卤代烃(化学式:CF4)。它既可以被视为一种卤代烃、卤代甲烷、全氟化碳,也可以被视为一种无机化合物。
四氟化碳 | |||
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IUPAC名 Tetrafluoromethane 四氟甲烷 | |||
别名 | 全氟化碳、四氟甲烷、CFC 14、海龙14 | ||
识别 | |||
CAS号 | 75-73-0 | ||
PubChem | 6393 | ||
ChemSpider | 6153 | ||
SMILES |
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InChI |
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EINECS | 200-896-5 | ||
ChEBI | 38825 | ||
RTECS | FG4920000 | ||
性质 | |||
化学式 | CF4 | ||
摩尔质量 | 88.00 g·mol⁻¹ | ||
外观 | 无色无味气体 | ||
密度 | 3.72 g/l, 气体 (15 °C) | ||
熔点 | -183.6 °C (89.6 K) | ||
沸点 | -127.8 °C (145.4 K) | ||
溶解性(水) | 0.005 %V, 20 °C 0.0038 %V, 25 °C | ||
蒸气压 | 3.65 MPa, 15 °C 106.5 kPa, -127 °C | ||
结构 | |||
分子构型 | 四面体 | ||
危险性 | |||
警示术语 | R:无 | ||
安全术语 | S:无 | ||
主要危害 | 头痛、恶心、头昏眼花及破坏心血管系统 | ||
NFPA 704 | |||
闪点 | 不可燃 | ||
自燃温度 | > 1100 °C | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
零下198 °C时,四氟化碳具有单斜的结构,晶格常数为a = 8.597, b = 4.433, c = 8.381 (.10-1 nm), β = 118.73° [1]。
附加物理性质
性质 | 数值 |
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密度 (ρ),-196 °C (固态) | 1.943 g.cm-3 |
密度 (ρ),-183 °C | 1.89 g.cm-3 |
密度 (ρ),-127.8 °C (液态) | 1.603 g.cm-3 |
密度 (ρ),-80 °C (气态) | 1.317 kg.m-3 |
密度 (ρ),15 °C (气态) | 3.72 kg.m-3 |
密度 (ρ),21 °C (气态) | 3.858 kg.m-3 |
三相点温度 (Tt) | -183.7 °C (89.4 K) |
临界温度 (Tc) | -45.5 °C (227.6 K) |
临界压力 (pc) | 3.793 MPa (37.43 bar) |
临界体积 (Vc) | 0.142 dm3.mol-1 |
临界压缩性 (Zc) | 2.77 |
熔化潜热 (lf),三相点 | 8.09 kJ.kg-1 |
蒸发潜热 (lv),-127.8 °C | 135.7 kJ.kg-1 |
比热容 (cp),固定压强,30 °C | 58 J.mol-1.K-1 |
比热容 (cp),固定压强,-145 °C | 80.08 J.mol-1.K-1 |
比热容 (cv),固定体积,30 °C | 49 J.mol-1.K-1 |
热容量比 (κ),30 °C | 1.178571 |
压缩性因子 (Z),15 °C | 0.9981 |
离散因子 (ω) | 0.177 |
偶极矩 | 0 D |
黏度 (η),0 °C | 16.1 μPa.s (0.0161 cP) |
黏度 (η),-60.3 °C | 17.0 μPa.s (0.0170 cP) |
表面张力 (σ),-80 °C | 6.4 mN.m-1 |
热导率 (λ),0 °C | 15.03 mW.m-1.K-1 |
历史
1926年,首次制得纯净的四氟化碳。[2]
生产
在实验室内,四氟化碳可由以下的反应获取:
也可以由二氧化碳、一氧化碳或光气与四氟化硫的氟化作用来获取。商业上可由氟与二氯二氟甲烷或氯三氟甲烷的反应制备。另一个方法是用碳电极电解氟化物MF、MF2。
四氟化碳,像其他氟代烃一样,是十分稳定的,这是因为C-F键很强,键能为515 kJ.mol-1(参见环境影响)。因此不与酸及氢氧化物反应,但是会跟碱金属发生爆炸性反应。热分解会产生剧毒的气体(碳酰氟、一氧化碳,如果有水存在,还会产生腐蚀性的氟化氢)。
用途
环境影响
四氟化碳是一种造成温室效应的气体。它非常稳定,可以长时间停留在大气层中,是一种非常强大的温室气体。它在大气中的寿命约为50,000年,全球增温(全球暖化)系数是6,500(二氧化碳的系数是1)。虽然结构与氟氯烃相似,但四氟化碳不会破坏臭氧层。这是因为导致臭氧层破坏的是氟氯烃中的氯原子,它被紫外线辐射击中时会分离。碳-氟键比较强,因此分离的可能性比较低。
安全
吸入四氟化碳的后果与浓度有关,包括头痛、恶心、头昏眼花及心血管系统的破坏(主要是心脏)。长时间接触会导致严重的心脏破坏。