四氟化碳

四氟化碳,又称为四氟甲烷Freon-14R 14,是一种卤代烃(化学式:CF4)。它既可以被视为一种卤代烃卤代甲烷全氟化碳,也可以被视为一种无机化合物

四氟化碳
骨架式
3D模型
IUPAC名
Tetrafluoromethane
四氟甲烷
别名 全氟化碳、四氟甲烷、CFC 14、海龙14
识别
CAS号 75-73-0  checkY
PubChem 6393
ChemSpider 6153
SMILES
 
  • C(F)(F)(F)F
InChI
 
  • 1/CF4/c2-1(3,4)5
EINECS 200-896-5
ChEBI 38825
RTECS FG4920000
性质
化学式 CF4
摩尔质量 88.00 g·mol⁻¹
外观 无色无味气体
密度 3.72 g/l, 气体 (15 °C)
熔点 -183.6 °C (89.6 K)
沸点 -127.8 °C (145.4 K)
溶解性 0.005 %V, 20 °C
0.0038 %V, 25 °C
蒸气压 3.65 MPa, 15 °C
106.5 kPa, -127 °C
结构
分子构型 四面体
危险性
警示术语 R:无
安全术语 S:无
主要危害 头痛、恶心、头昏眼花及破坏心血管系统
NFPA 704
0
1
0
 
闪点 不可燃
自燃温度 > 1100 °C
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

零下198 °C时,四氟化碳具有单斜的结构,晶格常数为a = 8.597, b = 4.433, c = 8.381 (.10-1 nm), β = 118.73° [1]

附加物理性质

性质 数值
密度 (ρ),-196 °C (固态 1.943 g.cm-3
密度 (ρ),-183 °C 1.89 g.cm-3
密度 (ρ),-127.8 °C (液态 1.603 g.cm-3
密度 (ρ),-80 °C (气态 1.317 kg.m-3
密度 (ρ),15 °C (气态) 3.72 kg.m-3
密度 (ρ),21 °C (气态) 3.858 kg.m-3
三相点温度 (Tt) -183.7 °C (89.4 K)
临界温度 (Tc) -45.5 °C (227.6 K)
临界压力 (pc) 3.793 MPa (37.43 bar)
临界体积 (Vc) 0.142 dm3.mol-1
临界压缩性 (Zc) 2.77
熔化潜热 (lf),三相点 8.09 kJ.kg-1
蒸发潜热 (lv),-127.8 °C 135.7 kJ.kg-1
比热容 (cp),固定压强,30 °C 58 J.mol-1.K-1
比热容 (cp),固定压强,-145 °C 80.08 J.mol-1.K-1
比热容 (cv),固定体积,30 °C 49 J.mol-1.K-1
热容量比 (κ),30 °C 1.178571
压缩性因子 (Z),15 °C 0.9981
离散因子 (ω) 0.177
偶极矩 0 D
黏度 (η),0 °C 16.1 μPa.s (0.0161 cP)
黏度 (η),-60.3 °C 17.0 μPa.s (0.0170 cP)
表面张力 (σ),-80 °C 6.4 mN.m-1
热导率 (λ),0 °C 15.03 mW.m-1.K-1

历史

1926年,首次制得纯净的四氟化碳。[2]

生产

在实验室内,四氟化碳可由以下的反应获取:

SiC + 2F2 → CF4 + Si

也可以由二氧化碳一氧化碳光气四氟化硫氟化作用来获取。商业上可由氟与二氯二氟甲烷氯三氟甲烷的反应制备。另一个方法是用碳电极电解氟化物MF、MF2

四氟化碳,像其他氟代烃一样,是十分稳定的,这是因为C-F键很强,键能为515 kJ.mol-1(参见环境影响)。因此不与氢氧化物反应,但是会跟碱金属发生爆炸性反应。热分解会产生剧毒的气体(碳酰氟一氧化碳,如果有水存在,还会产生腐蚀性氟化氢)。

四氟化碳微溶于水(约20 mg.l-1),但可与乙醇乙醚石油醚混溶。

用途

四氟化碳有时会用作低温冷却剂。它可用于电路板的制造,以及制造绝缘物质和半导体。它是用作气体蚀刻剂及等离子体蚀刻版

环境影响

四氟化碳是一种造成温室效应的气体。它非常稳定,可以长时间停留在大气层中,是一种非常强大的温室气体。它在大气中的寿命约为50,000年,全球增温(全球暖化)系数是6,500(二氧化碳的系数是1)。虽然结构与氟氯烃相似,但四氟化碳不会破坏臭氧层。这是因为导致臭氧层破坏的是氟氯烃中的原子,它被紫外线辐射击中时会分离。碳-氟键比较强,因此分离的可能性比较低。

安全

吸入四氟化碳的后果与浓度有关,包括头痛恶心头昏眼花心血管系统的破坏(主要是心脏)。长时间接触会导致严重的心脏破坏。

四氟化碳的密度比较高,可以塡满地面空间范围,在不通风的地方会导致窒息

参考资料及注释

  1. ^ F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar. Chemicke tabulky anorganickych sloucenin (Chemical tables of inorganic compounds). SNTL, 1986.
  2. ^ N. N. Greenwood, A. Earnshaw. Chemie prvku (Chemistry of the Elements). Informatorium, Prague, 1993.

参见

外部链接