Фреоны

Фреоны (хладоны) — техническое название группы насыщенных алифатических фторсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей. Кроме атомов фтора фреоны могут содержать атомы хлора или брома^[1]. Название «фреон» фирмы DuPont (США) в течение многих лет использовалось в литературе как общетехнический термин для хладагентов. В СССР и РФ укоренился термин «хладоны»^[2].

Фрео́ны — галогеноалканы, фтор- и хлорсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью.

Свойства

Физические свойства

Фреоны — бесцветные газы или жидкости, без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо — в воде и полярных растворителях.

Основные физические свойства фреонов метанового ряда.^[2]

Химическая формула	Наименование	Техническое обозначение	Температура плавления, °C	Температура кипения, °C	Относительная молекулярная масса
CFH3	фторметан	R41	-141,8	-79,64	34,033
CF2H2	дифторметан	R32	-136	-51,7	52,024
CF3H	трифторметан	R23	-155,15	-82,2	70,014
CF4	тетрафторметан	R14	-183,6	-128,0	88,005
CFClH2	фторхлорметан	R31	--	-9	68,478
CF2ClH	хлордифторметан	R22	-157,4	-40,85	86,468
CF3Cl	трифторхлорметан	R13	-181	-81,5	104,459
CFCl2H	фтордихлорметан	R21	-127	8,7	102,923
CF2Cl2	дифтордихлорметан	R12	-155,95	-29,74	120,913
CFCl3	фтортрихлорметан	R11	-110,45	23,65	137,368
CF3Br	трифторбромметан	R13B1	-174,7	-57,77	148,910
CF2Br2	дифтордибромметан	R12B2	-141	24,2	209,816
CF2ClBr	дифторхлорбромметан	R12B1	-159,5	-3,83	165,364
CF2BrH	дифторбромметан	R22B1	--	-15,7	130,920
CFCl2Br	фтордихлорбромметан	R11B1	--	51,9	181,819
CF3I	трифториодметан	R13I1	--	-22,5	195,911

Химические свойства

Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, невзрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl₂, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.

Устойчивы к действию кислот и щелочей.

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(CFC)	R11, R12, R13, R111, R112, R113, R114, R115	Вызывают истощение озонового слоя
	Бромфторуглероды	R12B1, R12B2, R113B2, R13B2, R13B1, R21B1, R22B1, R114B2
B	Хлорфторуглеводороды (HCFC)	R21, R22, R31, R121, R122, R123, R124, R131, R132, R133, R141, R142, R151, R221, R222, R223, R224, R225, R231, R232, R233	Вызывают слабое истощение озонового слоя
C	Фторуглеводороды(HFC)	R23, R32, R41, R125, R134, R143, R152, R161,R227, R236, R245, R254	Озонобезопасные фреоны (хладоны)
	Фторуглероды (перфторуглеводороды) (CF)	R14, R116, R218, RC318

Наиболее распространены следующие соединения:

• трихлорфторметан (t_кип 23,8 °C) — Фреон R11
• дифтордихлорметан (t_кип –29,8 °C) — Фреон R12
• трифторхлорметан (t_кип –81,5 °C) — Фреон R13
• тетрафторметан (t_кип –128 °C) — Фреон R14
• тетрафторэтан (t_кип –26,3 °C) — Фреон R134A
• хлордифторметан (t_кип –40,8 °C) — Фреон R22
• хлорофторокарбонат (t_кип –51,4 °C) — Фреон R407C
• Пентафторэтан / трифторэтан (t_кип -46,5 °C) — Фреон R-507
• изобутан (t_кип –11,73 °C) — Фреон-R600A (не является галогеналканом, пожаро- и взрывоопасен).

История названия

В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» («General Motors Research») Томасу Мидгли (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 R32 (50 %) и R125 (50 %). Существует также торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой является американская компания «ДюПон» («DuPont»). 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 refrigerent) и цифрового обозначения:

• первая цифра справа – это числа 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 окружающую среду

Влияние на озоновый слой

Основная статья: Озоновый слой

Считается, что причиной 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 так называемом галогеновом цикле распада атмосферного озона.

Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола привело к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов и способствует восстановлению озонового слоя Земли.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R22, 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 R22 должен прийти фреон R-410A, а также Ретрофиты R407C, R422D.

Парниковый эффект

Основная статья: Парниковые газы

Парниковая активность (англ. GWP — ПГП) фреонов в зависимости от марки варьируется в пределах 1300—8500 раз выше чем у углекислого газа. Основным источником фреона являются холодильные установки и аэрозоли.^[6]

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

Примечания

1. ↑ Новая иллюстрированная энциклопедия (Ун-Че). — М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. — Т. 19. — 255 с. — ISBN 5-85270-218-8
2. ↑ ^{1 2 3} 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
3. ↑ United Nations Environment Programme. Ozone Secretariat. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010
4. ↑ What You Should Know about Refrigerants When Purchasing or Repairing a Residential A/C System or Heat Pump
5. ↑ Рынок хладагентов России в перспективе грядущего вывода гидрохлорфторуглеродов из обращения
6. ↑ Фреон — Советы мастера — ремонт холодильников — Mezzon

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.