El tetrafluorometano , también conocido como tetrafluoruro de carbono o R-14, es el perfluorocarbono ( C F 4 ) más simple . Como indica su nombre IUPAC, el tetrafluorometano es el equivalente perfluorado del hidrocarburo metano . También se puede clasificar como haloalcano o halometano . El tetrafluorometano es un refrigerante útil, pero también un potente gas de efecto invernadero . [3] Tiene una fuerza de unión muy alta debido a la naturaleza del enlace carbono-flúor .
Nombres | |||
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Nombres IUPAC Tetrafluoruro de carbono tetrafluorometano | |||
Otros nombres Tetrafluoruro de carbono, perfluorometano, tetrafluorocarbono, freón 14, halón 14, arcton 0, CFC 14, PFC 14, R 14, ONU 1982 | |||
Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.000.815 | ||
Número CE |
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PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
CF 4 | |||
Masa molar | 88,0043 g / mol | ||
Apariencia | Gas incoloro | ||
Olor | inodoro | ||
Densidad | 3,72 g / l, gas (15 ° C) | ||
Punto de fusion | −183,6 ° C (−298,5 ° F; 89,5 K) | ||
Punto de ebullición | −127,8 ° C (−198,0 ° F; 145,3 K) | ||
0,005% V a 20 ° C 0,0038% V a 25 ° C | |||
Solubilidad | soluble en benceno , cloroformo | ||
Presión de vapor | 3,65 MPa a 15 ° C 106,5 kPa a −127 ° C | ||
Constante de la ley de Henry ( k H ) | 5.15 atm-cu m / mol | ||
Índice de refracción ( n D ) | 1.0004823 [1] | ||
Viscosidad | 17,32 μPa · s [2] | ||
Estructura | |||
Tetragonal | |||
Tetraédrico | |||
0 D | |||
Peligros | |||
Ficha de datos de seguridad | ICSC 0575 | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 1 0 0 SA | ||
punto de inflamabilidad | No es inflamable | ||
Compuestos relacionados | |||
Otros cationes | Tetrafluoruro de silicio Tetrafluoruro de germanio Tetrafluoruro de estaño Tetrafluoruro de plomo | ||
Fluorometanos relacionados | Fluorometano Difluorometano Fluoroformo | ||
Compuestos relacionados | Tetraclorometano tetrabromometano tetrayodometano | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Vinculación
Debido a los múltiples enlaces carbono-flúor ya la alta electronegatividad del flúor , el carbono del tetrafluorometano tiene una carga parcial positiva significativa que fortalece y acorta los cuatro enlaces carbono-flúor al proporcionar carácter iónico adicional . Los enlaces carbono-flúor son los enlaces sencillos más fuertes de la química orgánica . [4] Además, se fortalecen a medida que se agregan más enlaces carbono-flúor al mismo carbono. En los compuestos organofluorados de un carbono representados por moléculas de fluorometano , difluorometano , trifluorometano y tetrafluorometano, los enlaces carbono-flúor son más fuertes en el tetrafluorometano. [5] Este efecto se debe al aumento de las atracciones culómbicas entre los átomos de flúor y el carbono porque el carbono tiene una carga parcial positiva de 0,76. [5]
Preparación
El tetrafluorometano es el producto cuando cualquier compuesto de carbono, incluido el propio carbono, se quema en una atmósfera de flúor. Con los hidrocarburos, el fluoruro de hidrógeno es un coproducto. Se informó por primera vez en 1926. [6] También se puede preparar mediante la fluoración de dióxido de carbono , monóxido de carbono o fosgeno con tetrafluoruro de azufre . Comercialmente se fabrica mediante la reacción de fluoruro de hidrógeno con diclorodifluorometano o clorotrifluorometano ; también se produce durante la electrólisis de fluoruros metálicos MF, MF 2 utilizando un electrodo de carbono.
Aunque se puede fabricar a partir de una gran variedad de precursores y flúor, el flúor elemental es caro y difícil de manipular. En consecuencia, CF
4se prepara a escala industrial utilizando fluoruro de hidrógeno : [3]
- CCl 2 F 2 + 2 HF → CF 4 + 2 HCl
Síntesis de laboratorio
El tetrafluorometano se puede preparar en el laboratorio mediante la reacción de carburo de silicio con flúor.
- SiC + 4 F 2 → CF 4 + SiF 4
Reacciones
El tetrafluorometano, como otros fluorocarbonos, es muy estable debido a la fuerza de sus enlaces carbono-flúor. Los enlaces del tetrafluorometano tienen una energía de enlace de 515 kJ⋅mol -1 . Como resultado, es inerte a ácidos e hidróxidos. Sin embargo, reacciona explosivamente con metales alcalinos . La descomposición térmica o la combustión de CF 4 produce gases tóxicos ( fluoruro de carbonilo y monóxido de carbono ) y en presencia de agua también producirá fluoruro de hidrógeno .
Es muy poco soluble en agua (aproximadamente 20 mg⋅L -1 ), pero miscible con disolventes orgánicos.
Usos
El tetrafluorometano a veces se usa como refrigerante a baja temperatura (R-14). Se utiliza en microfabricación electrónica solo o en combinación con oxígeno como grabador de plasma para silicio , dióxido de silicio y nitruro de silicio . [7] También tiene usos en detectores de neutrones. [8]
Efectos ambientales
El tetrafluorometano es un potente gas de efecto invernadero que contribuye al efecto invernadero . Es muy estable, tiene una vida atmosférica de 50.000 años y un alto potencial de calentamiento por efecto invernadero 6.500 veces mayor que el del CO 2 . [9]
El tetrafluorometano es el perfluorocarbono más abundante en la atmósfera, donde se denomina PFC-14. Su concentración atmosférica está creciendo. [10] A partir de 2019, los gases artificiales CFC-11 y CFC-12 continúan contribuyendo a un forzamiento radiativo más fuerte que el PFC-14. [11]
Aunque estructuralmente similar a los clorofluorocarbonos (CFC), el tetrafluorometano no agota la capa de ozono porque el enlace carbono-flúor es mucho más fuerte que el que existe entre el carbono y el cloro. [ cita requerida ]
Las principales emisiones industriales de tetrafluorometano, además del hexafluoroetano, se producen durante la producción de aluminio mediante el proceso Hall-Héroult . El CF 4 también se produce como producto de la descomposición de compuestos más complejos como los halocarbonos . [12]
Riesgos de salud
Debido a su densidad, el tetrafluorometano puede desplazar el aire, creando un peligro de asfixia en áreas con ventilación inadecuada.
Ver también
- Hexafluoroetano
- Octafluoropropano
- Tetrafluoruro de silicio
Referencias
- ↑ Abjean, R .; A. Bideau-Mehu; Y. Guern (15 de julio de 1990). "Índice de refracción del tetrafluoruro de carbono (CF4) en el rango de longitud de onda de 300-140 nm". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación de la física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 292 (3): 593–594. doi : 10.1016 / 0168-9002 (90) 90178-9 .
- ^ Kestin, J .; Ro, ST; Wakeham, WA (1971). "Valores de referencia de la viscosidad de doce gases a 25 ° C". Transacciones de la Sociedad Faraday . 67 . doi : 10.1039 / TF9716702308 .
- ^ a b Siegemund, Günter; Schwertfeger, Werner; Feiring, Andrew; Inteligente, Bruce; Behr, Fred; Vogel, Herward; McKusick, Blaine (2002). "Compuestos de flúor orgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a11_349 .
- ^ O'Hagan D (febrero de 2008). "Comprender la química de los organofluorados y los cationes. Una introducción al enlace C – F". Reseñas de la Sociedad Química . 37 (2): 308-19. doi : 10.1039 / b711844a . PMID 18197347 .
- ^ a b Lemal, DM (2004). "Perspectiva de la química de los fluorocarbonos". J. Org. Chem. 69 (1): 1–11. doi : 10.1021 / jo0302556 . PMID 14703372 .
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ K. Williams, K. Gupta, M. Wasilik. Tasas de grabado para el procesamiento de micromecanizado - Parte II J. Microelectromech. Syst., Vol. 12, págs. 761–777, diciembre de 2003.
- ^ "Detector de neutrones sensible a la posición bidimensional de baja eficiencia para la medición del perfil del haz". doi : 10.1016 / j.nima.2004.09.020 .
- ^ Artaxo, Paulo; Berntsen, Terje; Betts, Richard; Fahey, David W .; Haywood, James; Lean, Judith; Lowe, David C .; Myhre, Gunnar; Nganga, John; Prinn, Ronald; Raga, Graciela; Schulz, Michael; van Dorland, Robert (febrero de 2018). "Cambios en los constituyentes atmosféricos y en el forzamiento radiativo" (PDF) . Panel Internacional sobre Cambio Climático . pag. 212 . Consultado el 17 de marzo de 2021 .
- ^ "Indicadores de cambio climático - Concentración atmosférica de gases de efecto invernadero - Figura 4" . Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos . Consultado el 26 de septiembre de 2020 .
- ^ Butler J. y Montzka S. (2020). "El índice anual de gases de efecto invernadero de la NOAA (AGGI)" . Laboratorio de Monitoreo Global de NOAA / Laboratorios de Investigación del Sistema Terrestre.
- ^ Jubb, Aaron M .; McGillen, Max R .; Portmann, Robert W .; Daniel, John S .; Burkholder, James B. (2015). "Una fuente fotoquímica atmosférica del gas de efecto invernadero persistente CF4" . Cartas de investigación geofísica . 42 (21): 9505–9511. doi : 10.1002 / 2015GL066193 . ISSN 0094-8276 .
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0575
- Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja de datos de fluoruros y compuestos
- Datos de Air Liquide
- Gráfico de presión de vapor en Air Liquide
- MSDS en la Universidad de Oxford
- Protocolo de medición de tetrafluorometano y hexafluoroetano de la producción de aluminio primario
- Tabla de propiedades químicas y físicas
- Página de WebBook para CF4