Фреоны

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Дихлордифторметан; R-12

Фрео́ны — фторсодержащие химические соединения, которые широко используются в качестве хладагентов в холодильных системах.

Представляют собой насыщенные углеводороды, производные метана и этана, и включают атомы фтора и хлора, реже — брома. Существует большое 40 различных фреонов, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами и характеристиками[1].

История открытия[править]

В начальных моделях кондиционеров и холодильников применялись опасные для здоровья и воспламеняющиеся газы, такие как аммиак, диоксид серы, метилхлорид или пропан. Утечка таких газов могла привести к трагическим случаям со смертельным исходом[2].

В 1928 году Томас Миджли-младший разработал первый безопасный и негорючий газ на основе хлорфторуглерода под названием фреон (R-12)[3]. Название «фреон» является товарным знаком, принадлежащим компании DuPont (ныне Chemours), и относится к любому хладагенту, основанному на хлорфторуглероде (ХФУ), гидрохлорфторуглероде (ГХФУ) или гидрофторуглероде (ГФУ). После появления более усовершенствованных методов синтеза, на рынке стали преобладать хладагенты, такие как R-11, R-12, R-123 и R-502.

Трихлорфторметан; R-11

Свойства[править]

Фреоны — это газы или жидкости без запаха и бесцветные, которые хорошо растворяются в органических растворителях, но очень плохо растворяются в воде[4]. Фтортрихлорметан CFCl3, дифтордихлорметан CF2Cl2 и дифторхлорметан CHF2Cl2 являются наиболее распространёнными, их температуры кипения −29,8, −23,8 и −40,8 °C соответственно. Фреоны не разлагаются в устройствах из обычных конструкционных материалов, не горят и взрывобезопасны даже при контакте с открытым пламенем, химически устойчивы к действию катализаторов и окислителей; хлор— и бромосодержащие фреоны при нагревании взаимодействуют с магнием, его сплавами и латунью, водородосодержащие фреоны — со щелочами.

Обозначения[править]

В соответствии с международным стандартом ISO № 817-74 техническое обозначение состоит из буквенного обозначения R (от слова «refrigerant» — хладагент) и цифрового обозначения — определяющего номера. Следующие правила использовались для создания системы определяющих номеров:

  • Справа на первой цифре показано количество фтора, содержащегося в соединении. Если в соединении более девяти атомов фтора, вместо цифры ставится дефис или две цифры.
  • Вторая цифра справа представляет собой количество атомов водорода, содержащихся в соединении, плюс единица.
  • Третья цифра справа представляет собой количество атомов углерода в соединении, уменьшенное на единицу. Соединения метанового ряда нуль опускается.

Например, CF2Cl2 имеет обозначение R-012 или R-12, а C2F3Cl3 имеет обозначение R-113.

Получение[править]

Фреоны получают обычно действием фторирующих агентов на соответствующие полихлоруглеводороды, например четырёххлористый углерод CCl4, хлороформ CHCl3 (свартса реакция), а также совместным действием фтористого водорода и хлора на парафины и олефины.

Применение[править]

Фреоны широко используются в различных видах холодильной техники, так же в качестве летучих компонентов (пропеллентов) в аэрозольных упаковках для косметики, пищевых продуктов, лекарственных средств, инсектицидов, красок, газообразных диэлектриков, ингаляционных анестетиков и пламягасительных смесей (трифторбромметан CF3Br и тетерафтордибромэтан C2F4Br2; технические названия R-13B1 и R-114B2 соответственно), как растворители для чистки одежды, металлических поверхностей, вспениватели при получении пенопластов и сырьё для получения некоторых фторорганических соединений, например, тетрафторэтилена[5].

Токсичность[править]

Как правило, фреоны являются нетоксичными веществами с низкой биологической активностью. Органы дыхания выводят фреоны в неизменном виде, потому что они не подвергаются метаболическим превращениям в организме. Токсичность фреонов из групп метана и этана снижается с увеличением количества атомов фтора в молекуле фреона; токсичность увеличивается при добавлении атомов брома. Фреоны из группы пропана, такие как трифторхлорпропан, более опасны. Многие фреоны распадаются при нагревании выше 200 °С, что приводит к образованию высокотоксичных продуктов, таких как перфторизобутилен C4F8, фторфосген CF2O и другие[6]. Предельно допустимая концентрация фреона группы пропана составляет 1 мг/м3; для фреонов группы этана и метана — от 1 до 3 тыс. мг/м3.

Воздействие на окружающую среду[править]

Влияние на озоновый слой[править]

 → Озоновая дыра

Одной из причин уменьшения озона в стратосфере и образование озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащих фреонов[7]. Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в галогеновом цикле распада атмосферного озона.

Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола привели к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R-22 его использование год от года сокращается в США[8] и Европе, где с 2010 года официально запрещено применять этот фреон. В России c 2011 года прекращён импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полупромышленного класса, работающих на данном фреоне, однако сам фреон пока производится в стране.[9]. На замену фреону R-22 должен прийти фреон R-410A, а также ретрофиты R-407C, R-422D. Начиная с 2021 года в связи с ужесточением правил[10] ЕЭС по ввозу и вывозу хладагентов наиболее часто используемым фреоном стал R-290 (пропан).

В автомобильных кондиционерах до 1992 года в основном применялся тип фреона R-12 (дифтордихлорэтан), вредный для озонового слоя, поэтому для этих целей стали применять R-134 (тетрафторэтан), который более безопасен для озонового слоя Земли[11].

Парниковый эффект[править]

 → Парниковые газы

Парниковая активность (англ. GWP — ПГП) фреонов в зависимости от марки варьируется в пределах от 1300 до 8500 раз выше чем у углекислого газа при одинаковых объёмах. Основным источником фреонов являются холодильные установки и аэрозоли.[12]


См.также[править]

Источники[править]

  1. ↑ Оганесян Э. Т. Химия: краткий словарь. — Ростов н/Д: Феникс, 2002. — 512 с.
  2. ↑ Бабакин Б. С., Стефанчук В. И., Ковтунов Е. Е. Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе. — М.: колос, 2000. — 157 с.
  3. ↑ Азимов А. Краткая история химии. Развитие идей и представлений в химии / Пер. с анг. З. Е. Гельмана. — М.: Мир, 1983. — 187 с.
  4. ↑ Бандман А. Л., Войтенко Г. А., Волкова Н. В. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов / под ред. В. А. Филова. — Л.: Химия, 1990. — 732 с.
  5. ↑ Новое в технологии соединений фтора / Пер. с японск./ Под ред. Н. Исикавы. — М.: Мир, 1984. — 592 с.
  6. ↑ Кузьменко И. Е., Лейнасаре Д. А. Пропелленты для аэрозольных упаковок. — Л.: Химия, 1970. — С. 198. — 206 с.
  7. ↑ United Nations Environment Programme. Ozone Secretariat. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010. Архивировано из первоисточника 10 июля 2011.[недоступная ссылка] Проверено 16 августа 2011.
  8. ↑ What You Should Know about Refrigerants When Purchasing or Repairing a Residential A/C System or Heat Pump. Архивировано из первоисточника 17 января 2016. Проверено 10 февраля 2010.
  9. ↑ Рынок хладагентов России в перспективе грядущего вывода гидрохлорфторуглеродов из обращения. Архивировано из первоисточника 10 июля 2011. Проверено 5 января 2012.
  10. ↑ Решение Коллегии ЕЭК от 16.03.2021 № 30 . Таможенные документы рус.. Альта-Софт. Архивировано из первоисточника 28 июля 2021. Проверено 28 июля 2021.
  11. ↑ Каким фреоном заправлять кондиционер?. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2017. Проверено 12 декабря 2018.
  12. ↑ Глобальное потепление оказалось на треть обусловлено выбросами фреонов. ТАСС. Архивировано из первоисточника 5 января 2023. Проверено 5 января 2023.

Литература[править]

  1. Томановская В. Ф., Колотова Б. Е. Фреоны. Свойства и применения. — Л., 1970.
  2. Томановская В. Ф., Колотова Б. Е. Токсикология фторорганических соединений и гигиена труда в их производстве. — М., 1975.
  3. Азимов А. Мир углерода / пер. с англ.. — М.: Химия, 1978. — 208 с.
Знание.Вики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Фреоны», расположенная по следующим адресам:

—«https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Фреоны»
—«https://znanierussia.ru/articles/Фреоны»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Фреоны&oldid=2270907