Fluorocarbono

propertiesEdit químico

Perfluoroalcanos são muito estáveis devido à força da ligação carbono–flúor, um dos mais fortes em Química Orgânica.Sua força é o resultado da eletronegatividade do flúor transmitindo caráter iônico parcial através de cargas parciais sobre os átomos de carbono e flúor, que encurtam e fortalecem a ligação através de interações covalentes favoráveis. Além disso, múltiplas ligações carbono–flúor aumentam a resistência e estabilidade de outras ligações carbono–flúor próximas no mesmo carbono geminal, como o carbono tem uma carga parcial positiva mais elevada. Além disso, múltiplas ligações carbono–flúor também fortalecem as ligações carbono–carbono “esqueléticas” do efeito indutivo. Por conseguinte, os fluorocarbonetos saturados são mais química e termicamente estáveis do que os hidrocarbonetos correspondentes e, na verdade, qualquer outro composto orgânico. Eles são suscetíveis a ataques por redutores muito fortes, e.g. Redução de bétulas e complexos organometálicos muito especializados.

fluorocarbonetos são incolor e têm alta densidade, até mais do dobro da água. Eles não são miscíveis com a maioria dos solventes orgânicos (por exemplo, etanol, acetona, acetato de etilo e clorofórmio), mas são miscíveis com alguns hidrocarbonetos (por exemplo, hexano em alguns casos). Eles têm uma solubilidade muito baixa na água, e a água tem uma solubilidade muito baixa neles (na ordem de 10 ppm). Eles têm baixos índices de refração.

C δ + − F δ − {\displaystyle {\ce {{\overset {\delta+}{C}}-{\overset {\delta}{F}}}}}

O parcial de encargos, no polarizada de carbono–flúor bond

Como a alta electronegativity de flúor reduz o polarizability do átomo, fluorocarbonetos são apenas fracamente suscetíveis a fugaz dipolos, que formam a base de Londres dispersão de força. Como resultado, os fluorocarbonetos têm forças atrativas intermoleculares baixas e são lipofóbicos, além de serem hidrofóbicos e não-polares. Refletindo as forças intermoleculares fracas, estes compostos apresentam baixas viscosidades quando comparados a líquidos de pontos de ebulição semelhantes, baixa tensão superficial e baixas temperaturas de vaporização. As baixas forças atrativas em líquidos de fluorocarbono tornam-nos extensíveis (módulo de baixo volume) e capazes de dissolver o gás relativamente bem. Os fluorocarbonetos mais pequenos são extremamente voláteis. Existem cinco gases perfluoroalcanos: tetrafluoromethane (bp -128 °C), hexafluoroethane (bp -78.2 °C), octafluoropropane (bp -36.5 °C), perfluoro-n-butano (bp -2.2 °C) e perfluoro-iso-butano (bp -1 °C). Quase todos os outros fluoroalcanos são líquidos; a exceção mais notável é o perfluorociclohexano, que sublima a 51 °C. fluorocarbonetos também têm energias de superfície baixas e altas forças dielétricas.

• Perfluoroalkanes

• Carbono tetrafluoride, o mais simples perfluoroalkane

• Perfluorooctane linear perfluoroalkane

• Perfluoro-2-methylpentane, ramificado perfluoroalkane

• Perfluoro-1,3-dimethylcyclohexane, um cíclico perfluoroalkane

• Perfluorodecalin, um policíclicos perfluoroalkane

inflamabilidade

No 1960 havia um grande interesse em fluorocarbonetos como anestésicos. A pesquisa não produziu qualquer anestésico, mas a pesquisa incluiu testes sobre a questão da inflamabilidade, e mostrou que os fluorocarbonetos testados não eram inflamáveis no ar em qualquer proporção, embora a maioria dos testes eram em oxigênio puro ou óxido nitroso puro (gases de importância na Anestesiologia).

Em 1993, 3M considerado fluorocarbonetos como o fogo extinguishants para substituir os CFCs. Este efeito de extinção foi atribuído à sua elevada capacidade térmica, que retira calor do fogo. Foi sugerido que uma atmosfera contendo uma percentagem significativa de perfluorocarbonetos numa estação espacial ou similar evitaria completamente incêndios.Quando ocorre combustão, os fumos tóxicos resultam, incluindo fluoreto de carbonilo, monóxido de carbono e fluoreto de hidrogênio.

gases dissolventes propertiesEdit

Perfluorocarbonetos dissolvem volumes relativamente elevados de gases. A alta solubilidade dos gases é atribuída às fracas interações intermoleculares nestes fluidos de fluorocarbono.

a tabela mostra os valores para a fracção molar, x1, do azoto dissolvido, calculado a partir do coeficiente de partição DOS gases sanguíneos, a 298,15 K (25 °C), 0,101325 M Pa.

o desenvolvimento da indústria de fluorocarbono coincidiu com a Segunda Guerra Mundial. antes disso, os fluorocarbonetos foram preparados por reação de flúor com os hidrocarbonetos, ou seja, fluorinação direta. Como as ligações C-C são facilmente clivadas pelo flúor, a fluorinação direta proporciona principalmente perfluorocarbonetos menores, como tetrafluorometano, hexafluoroetano e octafluoropropano.

Fowler processEdit

A major breakthrough that allowed the large scale manufacture of fluorocarbonetos was the Fowler process. Neste processo, trifluoreto de cobalto é usado como fonte de flúor. Ilustrativa é a síntese de perfluorohexane:

C6H14 + 28 CoF3 → C6F14 + 14 HF + 28 CoF2

resultante de cobalto difluoride, em seguida, é regenerado, às vezes, em um reator separado:

2 CoF2 + F2 → 2 CoF3

Industrialmente, ambas as etapas são combinadas, por exemplo, na fabricação de Flutec gama de fluorocarbonetos por F2 chemicals Ltd, usando um vertical agitou-bed reactor, com hidrocarbonetos introduzido no fundo, flúor e introduzida na metade do caminho até o reator. O vapor de fluorocarbono é recuperado do topo.

fluorinationEdit electroquímico

fluorinação Electroquímica (ECF) (também conhecido como processo de Simons) envolve electrólise de um substrato dissolvido em fluoreto de hidrogénio. Como o próprio flúor é fabricado pela electrólise do fluoreto de hidrogénio, o ECF é uma via mais directa para os fluorocarbonetos. O processo prossegue em baixa tensão (5-6 V) para que o flúor livre não seja liberado. A escolha do substrato é restrita, uma vez que, idealmente, deve ser solúvel em fluoreto de hidrogénio. Éteres e aminas terciárias são tipicamente Empregados. Para fazer perfluorohexane, trihexylamine é usado, por exemplo:

N(C6H13)3 + 45 HF → 3 C6F14 + NF3 + 42 H2

O perfluorinated amina também será produzido:

N(C6H13)3 + 39 HF → N(C6F13)3 + 39H2

Ambientais e de saúde concernsEdit

Fluoroalkanes são geralmente inerte e não tóxico.

os Fluoroalcanos não empobrecem a camada de ozono, uma vez que não contêm cloro ou átomos de bromo, e por vezes são usados como substitutos de produtos químicos que destroem a camada de ozono.O termo fluorocarbono é usado vagamente para incluir qualquer produto químico contendo flúor e carbono, incluindo clorofluorocarbonetos, que são destruidores de ozônio. Os fluoroalcanos são por vezes confundidos com fluorosurfactantes, que bioacumulam significativamente.

Perfluoroalkanes não bioacumulação; aqueles usados em procedimentos médicos são rapidamente excretados do corpo, principalmente através de expiração com a taxa de excreção como uma função da pressão de vapor; a meia-vida para octafluoropropane está a menos de 2 minutos, em comparação a cerca de uma semana para perfluorodecalin.

concentração atmosférica de PFC-14 e PFC-116 em comparação com gases halogenados produzidos pelo homem similares entre 1978 e 2015 (gráfico da direita). Repare na escala logarítmica.

perfluoroalcanos de baixa ebulição são gases potentes com efeito de estufa, em parte devido ao seu tempo de vida atmosférico muito longo, e seu uso é coberto pelo Protocolo de Kyoto. O potencial de aquecimento global (em comparação com o dióxido de carbono) de muitos gases pode ser encontrado no quinto relatório de avaliação do IPCC, com um extracto abaixo para alguns perfluoroalcanos.

The aluminium a indústria de fundição tem sido uma importante fonte de perfluorocarbonetos atmosféricos (tetrafluorometano e hexafluoroetano, especialmente), produzidos como subproduto do processo de eletrólise. No entanto, a indústria tem estado activamente envolvida na redução das emissões nos últimos anos.

ApplicationsEdit

Como eles estão inertes, perfluoroalkanes essencialmente nenhum produto químico usa, mas as suas propriedades físicas, levaram para a sua utilização em muitas aplicações diferentes. Estes incluem::

• Perfluorocarbon tracer
• dieléctrico Líquido
• deposição de vapor Químico
• Organic Rankine cycle
• Fluorous catálise bifásica
• Cosméticos
• Esqui ceras

assim Como vários usos médicos:

• Respiração líquida
• Sangue substituir
• Contraste de ultra-som
• cirurgia do Olho
• remoção de Tatuagem