Фреоны

Дихлордифторметан; R-12

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

История открытия

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.

В 1928 году Томас Миджли — младший разработал первый безопасный и негорючий газ на основе хлорфторуглерода под названием фреон (R-12). 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

Фреоны — это газы или жидкости без запаха и бесцветные, которые хорошо растворяются в органических растворителях, но очень плохо растворяются в воде. 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

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

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

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.

Токсичность

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. Предельно допустимая концентрация фреона группы пропана составляет 1 мг/м³; для фреонов группы этана и метана — от 1 до 3 тыс. мг/м³.

Литература

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.