Тетрафторид углерода

При комнатной температуре представляет собой химически инертный, бесцветный газ без запаха и вкуса, примерно в 3 раза тяжелее воздуха. Его температура плавления −184 °С и температура кипения −128 °С.

Очень плохо растворим в воде (20 мг/кг при 20 °С[2]), в этаноле (около 80 мг/кг при 25 °С[3]) и бензоле (около 64 мг/кг при 25 °C[4]).

Из 4 фторпроизводных метана, — фторметана, дифторметана, трифторметана и тетрафторметана, связь между атомами фтора и углерода в тетрафторметане является самой прочной. Это обусловлено высокой электроотрицательностью атомов фтора, оттягивающих электронное облако от атома углерода на себя, в результате чего атом углерода оказывается заряжен положительно: +0,76 элементарного заряда и это усиливает кулоновские силы между положительно заряженным атомом углерода и отрицательно заряженными атомами фтора.

Тетрафторметан, как и другие перфторуглероды весьма устойчив благодаря прочности связи фтор—углерод и является одним из самых стабильных соединений среди всех органических веществ. Энергия связи в этом соединении равна 515 кДж/моль. Поэтому он инертен по отношению к кислотам и основаниям.

При высоких температурах в присутствии кислорода или на воздухе он разлагается с образованием карбонилфторида и оксида углерода (II).

Реагирует с некоторыми активными металлами, и с щелочными металлами:

${\displaystyle {\mathsf {CF_{4}+4Li\rightarrow C+4LiF}};}$

${\displaystyle {\mathsf {3CF_{4}+4Al\ {\xrightarrow {T}}\ 3C+4AlF_{3}}}.}$

При контакте тетрафторметана с пламенем в избытке кислорода получаются токсичные газы (карбонилфторид и окись углерода); в присутствии воды образуется фтороводород.

Чистый тетрафторметан был впервые синтезирован в 1926 году[5].

Тетрафторметан может быть получен в лабораторных условиях при реакции карбида кремния с фтором:

${\displaystyle {\mathsf {SiC+4F_{2}\rightarrow CF_{4}\uparrow +SiF_{4}\uparrow }}.}$

Он также может быть получен фторированием диоксида углерода, окиси углерода или фосгена с помощью тетрафторида серы:

${\displaystyle {\mathsf {CO_{2}+SF_{4}\rightarrow CF_{4}\uparrow +SO_{2}\uparrow }}.}$

При температуре в 350—375 °C углерод в форме графита реагирует с трифторидом азота:

${\displaystyle {\mathsf {4NF_{3}+C\xrightarrow {350-375^{o}C} 2N_{2}F_{4}+CF_{4}\uparrow }}.}$

Одним из способов получения является реакция при температуре выше 900 °C углерода с фтором:

${\displaystyle {\mathsf {C+2F_{2}\xrightarrow {>900^{o}C} CF_{4}\uparrow }}.}$

В промышленности, из-за трудности получения элементарного фтора и его дороговизны тетрафторметан получают из дифтордихлорметана или хлортрифторметана воздействием фтороводорода:

${\displaystyle {\mathsf {CCl_{2}F_{2}+2HF\ \xrightarrow {\ } CF_{4}\uparrow +2HCl\uparrow }}.}$

В качестве побочного продукта тетрафторметан в промышленности образуется при фторировании любых органических соединений и при получении алюминия электролитическим способом, в ходе электролиза фторидов металлов, входящих в состав криолита с помощью угольного электрода.

• Тетрафторметан иногда применяют в качестве низкотемпературного хладагента (коммерческие названия фреон-14, хладон-14).
• В микроэлектронике, отдельно, или в сочетании с кислородом в процессах плазменного травления кремния, диоксида кремния или нитрида кремния.
• Компонент дыхательных смесей при глубоководных погружениях.
• В системах автоматического пожаротушения.
• Стабилизатор разложения озона.
• Разбавитель смесей газов при проведении химических реакций.
• Реагент для получения фторорганических соединений.

Тетрафторметан является газом, вызывающим сильный парниковый эффект. Потенциал глобального потепления (ПГП) тетрафторметана на временном интервале 100 лет составляет 7390 единиц, для сравнения, ПГП основного парникового газа — углекислого газа (CO₂) принимается равным 1. Но этот газ не вносит пока существенный вклад в парниковый эффект, так как его концентрация в атмосфере очень низка. Тетрафторметан очень стабильное соединение, время его полураспада в атмосфере составляет примерно 50 000 лет и поэтому происходит его постепенное техногенное накопление в атмосфере.

Тетрафторметан схож по строению с хлорфторметанами, но в отличие от них тетрафторметан не разрушает озоновый слой. Это происходит потому, что озон разрушают атомы хлора, образующиеся при фотодиссоциации хлорфторуглеродов под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.

Тетрафторметан нетоксичен, но при длительном вдыхании воздуха с низкими концентрациями возможен наркотический эффект[6].

При вдыхании воздуха с бо́льшими концентрациями возможно кислородное голодание и развитие симптомов, сходных с высотной болезнью — сопровождающиеся головной болью, помутнением сознания, тошнотой, головокружением.

При контакте с кожей сжиженного тетрафторметана возможно обморожение.

Тетрафторметан тяжелее воздуха в три раза, поэтому может скапливаться в нижней части недостаточно проветриваемых помещений, технических колодцев, подвалов, снижая концентрацию кислорода в воздухе . При попадании человека в такую атмосферу возможна его быстрая гибель от удушья.

• Перфторуглеводороды
• Фреоны