Фреоны

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Одноразовые баллоны с хладагентами: R-134A, R-404A, R-410A, R-507, R-407C.
Российский многоразовый фреоновый баллон FP-CR-15 для хранения и транспортировки ХФУ, ГХФУ и ГФУ

Фреоны, хладоны — техническое название группы галогенсодержащих производных насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей. Чаще всего водород в алканах замещается фтором, но также может быть замещён хлором, бромом и (реже) иодом[1].

История названия[править | править код]

В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» (General Motors Research) Томасу Миджли (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 R-32 (50 %) и R-125 (50 %). Существует также торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой ранее являлась компания «Дюпон» (DuPont), а теперь компания The Chemours Company (Chemours), созданная на базе одного из подразделений Дюпон. Это совпадение в названии до сих пор вызывает путаницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты.

Общая характеристика[править | править код]

Всего известно более 40 различных фреонов; большинство из них используются в промышленности. Название «фреон» фирмы DuPont (США) в течение многих лет использовалось в литературе как общетехнический термин для хладагентов. В СССР и РФ чаще использовался термин «хладоны»[2]. Большинство фреонов представляют собой галогенсодержащие углеводороды. В качестве исключения в категорию фреонов иногда включают изобутан, циклопентан и пропан поскольку данные вещества также широко применяются в качестве компонента хладагентов.

Свойства[править | править код]

Физические свойства[править | править код]

Фреоны — бесцветные газы или жидкости без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо — в воде и иных 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 R-41 -141,8 -79,64 34,033
CF2H2 дифторметан R-32 -136 -51,7 52,024
CF3H трифторметан R-23 -155,15 -82,2 70,014
CF4 тетрафторметан R-14 -183,6 -128,0 88,005
CFClH2 фторхлорметан R-31 — -9 68,478
CF2ClH хлордифторметан R-22 -157,4 -40,85 86,468
CF3Cl трифторхлорметан R-13 -181 -81,5 104,459
CFCl2H фтордихлорметан R-21 -127 8,7 102,923
CF2Cl2 дифтордихлорметан R-12 -155,95 -29,74 120,913
CFCl3 фтортрихлорметан R-11 -110,45 23,65 137,368
CCl4 тетрахлорметан R-10 -22,87 76,75 153,82
CF3Br трифторбромметан R-13B1 -174,7 -57,77 148,910
CF2Br2 дифтордибромметан R-12B2 -141 24,2 209,816
CF2ClBr дифторхлорбромметан R-12B1 -159,5 -3,83 165,364
CF2BrH дифторбромметан R-22B1 — -15,7 130,920
CFCl2Br фтордихлорбромметан R-11B1 — 51,9 181,819
CF3I трифториодметан R-13I1 — -22,5 195,911

Химические свойства[править | править код]

Чистые фреоны относительно инертны при стандартных условиях (за исключением безгалогеновых фреонов-алканов и циклоалканов) — они не горят на воздухе, не взрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем, но могут активно взаимодействовать с щелочными и щёлочноземельными металлами, чистым алюминием, магнием и его сплавами. При температуре свыше 250 °C фреоны могут взаимодействовать с названными металлами, образуя хлороводород (и/или фтороводород), фосген, карбонилфторид и другие удушающие высокотоксичные вещества.

Некоторые фреоны устойчивы к действию кислот и щелочей.

Виды фреонов (хладонов)[править | править код]

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 (ClFC) R-11, R-12, R-13, R-111,

R-112, R-113, R-113а, R-114, R-115

Вызывают истощение озонового слоя
Бромфторуглероды (BrFC) R-12B1, R-12B2, R-113B2, R-13B2,

R-13B1, R-21B1, R-22B1, R-114B2

B Хлорфторуглеводороды (HClFC) R-21, R-22, R-31, R-121, R-122, R-123, R-124,

R-131, R-132, R-133, R-141, R-142в, R-151, R-221,

R-222, R-223, R-224, R-225, R-231, R-232, R-233

Вызывают слабое истощение озонового слоя
C Фторуглеводороды (HFC) R-23, R-32, R-41, R-125, R-134, R-143,

R-152, R-161,R-227, R-236, R-245, R-254

Озонобезопасные фреоны (хладоны)
Фторуглероды (перфторуглеводороды)

(CF)

R-14, R-116, R-218, R-C318

Наиболее распространены следующие соединения:

Правила цифрового обозначения фреонов (хладонов)[править | править код]

По международному стандарту ISO 817:1974 техническое обозначение фреона (хладона) состоит из буквенного обозначения R (от слова refrigerant) и цифрового обозначения:

  • первая цифра справа — это число 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.

Пример: Тетрафторэтан R134A (C2H2F4) (C2-1=1;H2+1=3;F4=4)

Воздействие на человека[править | править код]

Физиологическое воздействие фреонов на организм человека сильно отличается в зависимости от химической природы конкретного соединения и может варьироваться от практически нейтрального (напр. тетрафторметан) до высокотоксичного (напр. трифторбромметан). В целом хладоны обладают удушающим действием вследствие того, что они не поддерживают дыхание. Некоторые хладоны кроме прочего могут воздействовать на сердечно-сосудистую и нервную системы и вызывать развитие спазмов сосудов и мышц в сочетании со стойкими нарушениями микроциркуляции крови.

Некоторые соединения могут нарушать работу кальциевых каналов, а также способны накапливаться в организме вследствие высокой липофильности и концентрирования в жировой ткани и мембранах клеток. Особенно опасны последствия острых и подострых отравлений, а также хронических отравлений. В таких случаях особенно сильно поражается печень, а далее — почки. Также могут разрушаться лёгочные мембраны, особенно при наличии примесей органических растворителей и четырёххлористого углерода — развиваются эмфиземы и рубцевание. Хроническое воздействие и отравление средними и малыми концентрациями токсичных хладагентов может привести к нарушениям в работе эндокринной системы и обмена веществ в организме.

Воздействие на окружающую среду[править | править код]

Влияние на озоновый слой[править | править код]

Основная статья: Озоновая дыра

Считалось, что одной из причин 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 галогеновом цикле распада атмосферного озона.

Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола привело к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R-22, 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 прекращён импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полупромышленного класса, работающих на данном фреоне, однако сам фреон пока производится в стране.[5]. На замену фреону R-22 должен прийти фреон R-410A, а также ретрофиты R-407C, R-422D. Начиная с 2021 года в связи с ужесточением правил[6] ЕЭС по ввозу и вывозу хладагентов наиболее часто используемый фреон стал R-290 (пропан).

В автомобильных кондиционерах до 1992 года применялся тип фреона R-12 (дифтордихлорэтан), но считалось, что он вреден для озонового слоя, поэтому для этих целей стали применять R-134 (тетрафторэтан), который считается безопасным для озонового слоя Земли[7].

Парниковый эффект[править | править код]

Основная статья: Парниковые газы

Парниковая активность (англ. GWP — ПГП) фреонов в зависимости от марки варьируется в пределах от 1300 до 8500 раз выше чем у углекислого газа при одинаковых объёмах. Основным источником фреонов являются холодильные установки и аэрозоли.[8]

Применение[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Новая иллюстрированная энциклопедия (Ун-Че). — М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. — Т. 19. — 255 с. — ISBN 5-85270-211-0, 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. Дата обращения: 16 августа 2011. Архивировано из оригинала 10 июля 2011 года.
  4. ↑ What You Should Know about Refrigerants When Purchasing or Repairing a Residential A/C System or Heat Pump. Дата обращения: 10 февраля 2010. Архивировано 17 января 2016 года.
  5. ↑ Рынок хладагентов России в перспективе грядущего вывода гидрохлорфторуглеродов из обращения. Дата обращения: 5 января 2012. Архивировано 10 июля 2011 года.
  6. ↑ Решение Коллегии ЕЭК от 16.03.2021 № 30 . Таможенные документы. Альта-Софт. Дата обращения: 28 июля 2021. Архивировано 28 июля 2021 года.
  7. ↑ Каким фреоном заправлять кондиционер? Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 19 сентября 2017 года.
  8. ↑ Глобальное потепление оказалось на треть обусловлено выбросами фреонов. ТАСС. Дата обращения: 5 января 2023. Архивировано 5 января 2023 года.
Источник — https://wiki4.ru/w/index.php?title=Фреоны&oldid=135041127