氟利昂氣體工作原理
發(fā)布時間:2013-12-28瀏覽次數(shù):1364返回列表
氟利昂氣體原理
幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱 。包括 CCl3F(F-11)、CCl2F2(F-12)、 CClF3(F-13)、 CHCl2F (F-21)、CHClF2(F-22)、FCl2C-CClF2(F-113)、F2ClC-CClF2(F-114) 、C2H4F2(F-152)、C2ClF5(F-115)、C2H3F3(F143)等等。以上氟利昂在常溫下都是無色氣體或易揮發(fā)液體,略有香味,低毒,化學性質(zhì)穩(wěn)定。其中重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2(F-12)。二氯二氟甲烷在常溫常壓下為無色氣體;熔點-158℃ ,沸點-29.8℃,密度1.486克/厘米(-30℃);稍溶于水,易溶于乙醇、乙醚;與酸、堿不反應。二氯二氟甲烷可由四氯化碳與無水氟化氫在催化劑存在下反應制得,反應產(chǎn)物主要是二氯二氟甲烷,還有CCl3F和CClF3,可通過分餾將CCl2F2分離出來。
氟利昂主要用作制冷劑。它們的商業(yè)代號F表示氟代烴,個數(shù)字等于碳原子數(shù)減1(如果是零就省略),第二個數(shù)字等于氫原子數(shù)加1,第三個數(shù)字等于氟原子數(shù)目,氯原子數(shù)目不列。由于氟利昂可能破壞大氣臭氧層,已限制使用。
氟利昂是臭氧層破壞的元兇,它是本世紀20年代合成的,其化學性質(zhì)穩(wěn)定,不具有可燃性和毒性,被當作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑,廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學品、汽車、消防器材等領域。80年代后期,氟利昂的生產(chǎn)達到了高峰,產(chǎn)量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前,全向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數(shù)百年,所以排放的大部分仍留在大氣層中,其中大部分仍然停留在對流層,一小部分升入平流層。在對流層相當穩(wěn)定的氟利昂,在上升進入平流層后,在一定的氣象條件下,會在強烈紫外線的作用下被分解,分解釋放出的氯原子同臭氧會發(fā)生連鎖反應,不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數(shù)萬個臭氧分子。
根據(jù)資料,2003年臭氧空洞面積已達2500萬平方公里。臭氧層被大量損耗后,吸收紫外線輻射的能力大大減弱,導致到達地球表面的紫外線B明顯增加,給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的危害。據(jù)分析,平流層臭氧減少1%%,白內(nèi)障的發(fā)病率將增加0.6-0.8%,即意味著因此引起失明的人數(shù)將增加1萬到1.5萬人。
由于氟利昂在大氣中的平均壽命達數(shù)百年,所以排放的大部分仍滯留在大氣層中,其中大部分停留在對流層,小部分升入平流層。
在對流層的氟利昂分子很穩(wěn)定,幾乎不發(fā)生化學反應。但是,當它們上升到平流層后,會在強烈紫外線的作用下被分解,含氯的氟利昂分子會離解出氯原子,然后同臭氧發(fā)生連鎖反應(氯原子與臭氧分子反應,生成氧氣分子和一氧化氯基;一氧化氯基不穩(wěn)定,很快又變回氯原子,氯原子又與臭氧反應生成氧氣和一氧化氯基……),不斷破壞臭氧分子。
Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl
如此周而復始,結果一個氯氟利昂分子就能破壞多達10萬個臭氧分子。總的結果,可以用化學方程式表示為:
2O3—→3O2 (雖然反應中氟利昂分子所起的作用類似于催化劑,但由于其參加了反應過程,因而嚴格意義上不屬于催化劑)。
反應機理:
臭氧在紫外線作用下(反應條件不好打,自己加上)
O3 —→ O2 + O
氯氟烴分解(以CF2Cl2為例)
CF2Cl2 → CF2Cl• + •Cl
自由基鏈反應
Cl• + O3 —→ ClO• + O2
ClO• + O —→ Cl• + O2
總反應:O3 + O = 2O2
氟利昂等消耗臭氧物質(zhì)是臭氧層破壞的元兇,氟利昂是本世紀20年代合成的,其化學性質(zhì)穩(wěn)定,不具有可燃性和毒性,被當作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑,廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學品、汽車、消防器材等領域。80年代后期,氟利昂的生產(chǎn)達到了高峰,產(chǎn)量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前,全向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數(shù)百年,所以排放的大部分仍留在大氣層中,其中大部分仍然停留在對流層,一小部分升入平流層。在對流層相當穩(wěn)定的氟利昂,在上升進入平流層后,在一定的氣象條件下,會在強烈紫外線的作用下被分解,分解釋放出的氯原子同臭氧會發(fā)生連鎖反應,不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數(shù)萬個臭氧分子。
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