Фреоны
Фреоны, хладоны — техническое название группы фторсодержащих производных насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей. Кроме атомов фтора фреоны могут содержать атомы хлора или брома[1]. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью. Название «фреон» фирмы DuPont (США) в течение многих лет использовалось в литературе как общетехнический термин для хладагентов. В СССР и РФ использовался термин «хладоны»[2].
Свойства
Физические свойства
Фреоны — бесцветные газы или жидкости без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо — в воде и иных полярных растворителях.
Химическая формула | Наименование | Техническое обозначение | Температура плавления, °C | Температура кипения, °C | Относительная молекулярная масса |
---|---|---|---|---|---|
CFH3 | фторметан | R-41 | -141,8 | -79,64 | 34,033 |
CF2H2 | дифторметан | R-32 | -136 | -51,7 | 52,024 |
CF3H | трифторметан | R-23 | -155,15 | -82,2 | 70,014 |
CF4 | тетрафторметан | R-14 | -183,6 | -128,0 | 88,005 |
CFClH2 | фторхлорметан | R-31 | — | -9 | 68,478 |
CF2ClH | хлордифторметан | R-22 | -157,4 | -40,85 | 86,468 |
CF3Cl | трифторхлорметан | R-13 | -181 | -81,5 | 104,459 |
CFCl2H | фтордихлорметан | R-21 | -127 | 8,7 | 102,923 |
CF2Cl2 | дифтордихлорметан | R-12 | -155,95 | -29,74 | 120,913 |
CFCl3 | фтортрихлорметан | R-11 | -110,45 | 23,65 | 137,368 |
CCl4 | тетрахлорметан | R-10 | -22,87 | 76,75 | 153,82 |
CF3Br | трифторбромметан | R-13B1 | -174,7 | -57,77 | 148,910 |
CF2Br2 | дифтордибромметан | R-12B2 | -141 | 24,2 | 209,816 |
CF2ClBr | дифторхлорбромметан | R-12B1 | -159,5 | -3,83 | 165,364 |
CF2BrH | дифторбромметан | R-22B1 | — | -15,7 | 130,920 |
CFCl2Br | фтордихлорбромметан | R-11B1 | — | 51,9 | 181,819 |
CF3I | трифториодметан | R-13I1 | — | -22,5 | 195,911 |
Химические свойства
Чистые Фреоны относительно инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, не взрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем, но активно взаимодействуют с щелочными и щелочноземельными металлами, чистым алюминием, магнием, сплавами магния. Запрещено образование смесей с воздухом или кислородом под давлением и контакт с нагретым выше 200° C металлом! При нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты Хлор- или фторо- водородная кислота (HCl, HF), галлоген-фосгены (например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество). Смесовые с маслами фреоны в зависимости от состава пожароопасны!
Виды фреонов (хладонов)
В соответствии со степенью воздействия на озоновый слой фреоны (хладоны) делят на следующие группы:
Группа | Класс соединений | Фреоны (хладоны) | Воздействие на озоновый слой |
---|---|---|---|
A | Хлорфторуглероды (ClFC) | R-11, R-12, R-13, R-111,
R-112, R-113, R-113а, R-114, R-115 |
Вызывают истощение озонового слоя |
Бромфторуглероды (BrFC) | R-12B1, R-12B2, R-113B2, R-13B2,
R-13B1, R-21B1, R-22B1, R-114B2 | ||
B | Хлорфторуглеводороды (HClFC) | R-21, R-22, R-31, R-121, R-122, R-123, R-124,
R-131, R-132, R-133, R-141, R-142в, R-151, R-221, R-222, R-223, R-224, R-225, R-231, R-232, R-233 |
Вызывают слабое истощение озонового слоя |
C | Фторуглеводороды (HFC) | R-23, R-32, R-41, R-125, R-134, R-143,
R-152, R-161,R-227, R-236, R-245, R-254 |
Озонобезопасные фреоны (хладоны) |
Фторуглероды (перфторуглеводороды)
(CF) |
R-14, R-116, R-218, R-C318 |
Наиболее распространены следующие соединения:
- дифтордихлорметан (tкип −29,8 °C) — Фреон R-12
- тетрафторэтан (tкип −26,3 °C) — Фреон R-134A
- хлордифторметан (tкип −40,8 °C) — Фреон R-22
- изобутан (tкип −11,73 °C) — Фреон R-600a
История названия
В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» («General Motors Research») Томасу Миджли (1889—1944) удалось выделить и синтезировать в своей лаборатории химическое соединение, получившее впоследствии название «Фреон». Через некоторое время «Химическая кинетическая компания» («Kinetic Chemical Company»), которая занималась промышленным производством нового газа — Фреон-12, ввела обозначение хладагента буквой R (Refrigerant — охладитель, хладагент). Такое наименование получило широкое распространение и со временем полное название хладагентов стало записываться в составном варианте — торговая марка производителя и общепринятое обозначение хладагента. Например: торговая марка GENETRON®AZ-20 соответствует хладагенту R-410A, который состоит из хладагентов R-32 (50 %) и R-125 (50 %). Существует также торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой ранее являлась абхазская компания «Дурь-Понт» («Dur’-Pont»), а теперь компания The Chemours Company (Chemours), созданная на базе одного из подразделений Дюпон. Это совпадение в названии до сих пор вызывает путаницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты.
Правила цифрового обозначения фреонов (хладонов)
По международному стандарту ISO № 817-74 техническое обозначение фреона (хладона) состоит из буквенного обозначения R (от слова refrigerant) и цифрового обозначения:
- первая цифра справа — это число атомов фтора в соединении;
- вторая цифра справа — это число атомов водорода в соединении плюс единица;
- третья цифра справа — это число атомов углерода в соединении минус единица (для соединений метанового ряда нуль опускается);
- число атомов хлора в соединении находят вычитанием суммарного числа атомов фтора и водорода из общего числа атомов, которые могут соединяться с атомами углерода;
- для циклических производных в начале определяющего номера ставится буква C;
- в случае, когда на месте хлора находится бром, в конце определяющего номера ставится буква B и цифра, показывающая число атомов брома в молекуле.
- в случае, когда на месте хлора находится иод, в конце определяющего номера ставится буква I и цифра, показывающая число атомов иода в молекуле.
Воздействие на человека
Хладоны обладают общетоксичным действием. Они воздействуют на сердечно-сосудистую и нервную системы, вызывают развитие спазмов сосудов и стойкие нарушения микроциркуляции крови. У поражённых во время приступов отмечаются спазмы мышц. Липидорастворимы. Нарушают кальциевый обмен в организме. Некоторые из них способны накапливаться в организме. Особо опасны последствия острых и подострых отравлений, а также хронических отравлений. Поражают печень, а вследствие развития отравления — почки. Разрушают лёгочные мембраны, особенно при наличии примесей органических растворителей и четырёххлористого углерода — развиваются эмфиземы и рубцевание. В смесях с другими токсикантами резко увеличивают степень поражения организма. Хроническое воздействие и отравление средними и малыми концентрациями приводит к нарушениям в работе эндокринной системы и обмена веществ в организме.
Воздействие на окружающую среду
Влияние на озоновый слой
Считалось, что одной из причин уменьшения озона в стратосфере и образование озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащих фреонов.[3] 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 привело к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов.
В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R-22, его использования год от года сокращается в США[4] и Европе, где с 2010 года официально запрещено применять этот фреон. В России c 2011 года прекращен импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полу-промышленного класса, однако сам фреон пока производится в стране.[5]. 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[6] ЕЭС по ввозу и вывозу хладагентов наиболее часто используемый газ стал пропан R290.
В автомобильных кондиционерах до 1992 года применялся тип фреона R-12, но считалось, что он вреден для озонового слоя, поэтому был разработан и стали применять R-134, который считается безопасным для озонового слоя Земли.[7]
Парниковый эффект
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.
Применение
- Используется в качестве рабочего вещества — хладагента в холодильных установках.
- Как выталкивающая основа в газовых баллончиках.
- Применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей.
- Применяется в пожаротушении на опасных объектах (например, электростанции, корабли и т. д.).
- Как вспенивающий реагент при производстве полиуретановой продукции.
- В качестве сырья для промышленного производства фторолефинов[2]:
- тетрафторэтилена 2CF2HCl → CF2 = CF2 + 2HCl;
- трифторхлорэтилена CF2ClCFCl2 + Zn → CF2 = CFCl + ZnCl2;
- винилиденфторида CF2ClCH3 → CF2 = CH2 + HCl.
См. также
- Киотский протокол (CO2, CH4, HFCs, PFCs, N2O, SF6)
- Монреальский протокол
- Хлорфторуглероды
- R-410A
- Novec 1230 — замена фреонов для целей пожаротушения
Примечания
- Новая иллюстрированная энциклопедия (Ун-Че). — М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. — Т. 19. — 255 с. — ISBN 5-85270-211-0, 5-85270-218-8.
- Промышленные фторорганические продукты: справочное издание / Б.Н.Максимов, В.Г.Барабанов, И.Л.Серушкин и др.. — 2-е, перераб. и доп. — СПб.: «Химия», 1996. — 544 с. — ISBN 5-7245-1043-X.
- United Nations Environment Programme. Ozone Secretariat. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010 (недоступная ссылка). Дата обращения: 16 августа 2011. Архивировано 10 июля 2011 года.
- What You Should Know about Refrigerants When Purchasing or Repairing a Residential A/C System or Heat Pump
- Рынок хладагентов России в перспективе грядущего вывода гидрохлорфторуглеродов из обращения
- Решение Коллегии ЕЭК от 16.03.2021 № 30 . Таможенные документы . Альта-Софт. Дата обращения: 28 июля 2021.
- Каким фреоном заправлять кондиционер? . Дата обращения: 12 декабря 2018.