氟利昂氣體工作原理
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氟利昂氣體原理
幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱(chēng) 。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(wú)色氣體或易揮發(fā)液體，略有香味，低毒，化學(xué)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(wú)色氣體；熔點(diǎn)－158℃ ，沸點(diǎn)－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(yīng)。二氯二氟甲烷可由四氯化碳與無(wú)水氟化氫在催化劑存在下反應(yīng)制得，反應(yīng)產(chǎn)物主要是二氯二氟甲烷，還有CCl3F和CClF3，可通過(guò)分餾將CCl2F2分離出來(lái)。
氟利昂主要用作制冷劑。它們的商業(yè)代號(hào)F表示氟代烴，個(gè)數(shù)字等于碳原子數(shù)減1（如果是零就省略），第二個(gè)數(shù)字等于氫原子數(shù)加1，第三個(gè)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(jì)20年代合成的，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具有可燃性和毒性，被當(dāng)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(xué)品、汽車(chē)、消防器材等領(lǐng)域。80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達(dá)到了高峰，產(chǎn)量達(dá)到了144萬(wàn)噸。在對(duì)氟利昂實(shí)行控制之前，全向大氣中排放的氟利昂已達(dá)到了2000萬(wàn)噸。由于它們?cè)诖髿庵械钠骄鶋勖_(dá)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(duì)流層，一小部分升入平流層。在對(duì)流層相當(dāng)穩(wěn)定的氟利昂，在上升進(jìn)入平流層后，在一定的氣象條件下，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，不斷破壞臭氧分子。科學(xué)家估計(jì)一個(gè)氯原子可以破壞數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧分子。
根據(jù)資料，2003年臭氧空洞面積已達(dá)2500萬(wàn)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(dǎo)致到達(dá)地球表面的紫外線B明顯增加，給人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)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(wàn)到1.5萬(wàn)人。
由于氟利昂在大氣中的平均壽命達(dá)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(duì)流層，小部分升入平流層。
在對(duì)流層的氟利昂分子很穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是，當(dāng)它們上升到平流層后，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，含氯的氟利昂分子會(huì)離解出氯原子，然后同臭氧發(fā)生連鎖反應(yīng)（氯原子與臭氧分子反應(yīng)，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(yīng)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(fù)始，結(jié)果一個(gè)氯氟利昂分子就能破壞多達(dá)10萬(wàn)個(gè)臭氧分子。總的結(jié)果，可以用化學(xué)方程式表示為：
2O3—→3O2 （雖然反應(yīng)中氟利昂分子所起的作用類(lèi)似于催化劑，但由于其參加了反應(yīng)過(guò)程，因而嚴(yán)格意義上不屬于催化劑）。
反應(yīng)機(jī)理：
臭氧在紫外線作用下（反應(yīng)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(yīng)
Cl• + O3 —→ ClO• + O2
ClO• + O —→ Cl• + O2
總反應(yīng)：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(jì)20年代合成的，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具有可燃性和毒性，被當(dāng)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(xué)品、汽車(chē)、消防器材等領(lǐng)域。80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達(dá)到了高峰，產(chǎn)量達(dá)到了144萬(wàn)噸。在對(duì)氟利昂實(shí)行控制之前，全向大氣中排放的氟利昂已達(dá)到了2000萬(wàn)噸。由于它們?cè)诖髿庵械钠骄鶋勖_(dá)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(duì)流層，一小部分升入平流層。在對(duì)流層相當(dāng)穩(wěn)定的氟利昂，在上升進(jìn)入平流層后，在一定的氣象條件下，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，不斷破壞臭氧分子。科學(xué)家估計(jì)一個(gè)氯原子可以破壞數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧分子。
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