Тетрафторэтилен

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].

В лабораторных условиях тетрафторэтилен получают дебромированием 1,2-дибромтетрафторэтана цинком[10]:

${\displaystyle {\ce {CF2BrCF2Br + Zn -> CF2CF2 + ZnBr2}}}$,

или деполимеризацией политетрафторэтилена в техническом вакууме:

${\displaystyle {\ce {[-CF2-CF2-]}}_{n}\xrightarrow {600-700\ ^{\circ }{\text{C}},\ 130-700\ {\text{Па}}} n~{\ce {CF2=CF2}}}$.

В промышленности тетрафторэтилен получают пиролизом хлордифторметана (хладона-22) (при 550—750 °С)[10][11]:

${\displaystyle {\ce {2 CF2HCl -> CF2CF2 + 2 HCl}}}$.

Считается, что процесс пиролиза протекает через образование промежуточного дифторкарбена[12]:

${\displaystyle {\ce {CF2HCl <=> :CF2 + HCl}}}$,

${\displaystyle {\ce {CF2HCl <=> CF2: + HCl}}}$.

Процесс пиролиза сопровождается образованием большого числа побочных продуктов: гексафторпропилена, октафторциклобутана и многих других.

Стандартная энтальпия образования ${\displaystyle \Delta H_{298}^{0}}$ = −659,5 кДж/моль.

Теплота плавления 7,714 кДж/моль.

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:

${\displaystyle {\ce {CF2CF2 -> C + CF4}}+Q,\quad Q=71\ {\text{ккал/моль}}.}$

Инициаторы взрыва: кислород, пероксидные соединения, оксиды металлов переменной валентности.

Жидкий тетрафторэтилен детонационными свойствами не обладает.

На палладиевом катализаторе тетрафторэтилен присоединяет водород с образованием 1,1,2,2-тетрафторэтана[11]:

${\displaystyle {\ce {CF2CF2 + H2 -> CF2HCF2H}}}$.

При освещении актиничным светом тетрафторэтилен подвергается галогенированию[10][11], например:

${\displaystyle {\ce {CF2CF2 + Br2 ->[h\nu] CF2BrCF2Br}}}$.

В жёстких условиях тетрафторэтилен сгорает в кислороде, образуя тетрафторметан и диоксид углерода[10]:

${\displaystyle {\ce {CF2CF2 + O2 -> CF4 + CO2}}}$.

При повышенной температуре тетрафторэтилен подвергается циклодимеризации с образованием октафторциклобутана[10]:

${\displaystyle {\ce {2 CF2=CF2 -> C4F8}}}$.

Пиролиз тетрафторэтилена сопровождается образованием гексафторпропилена. Считается, что образование гексафторпропилена основано на реакциях дифторкарбена[10][12]:

${\displaystyle {\ce {CF2CF2 + CF2{:}<=> CF3-CF=CF2}}}$.

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].

Тетрафторэтилен используется в основном для получения тефлона (фторопласта-4).

• Политетрафторэтилен
• Фторорганические соединения
• Хлордифторметан
• Фторопласты