χλωροφθορανθρακεσ ΕΛΕΝΗ ΤΖΕΚΑ Β1 ΣΧ. ΕΤΟΣ 2014-2015

O Χλωροφθοράνθρακας (CFC) είναι μια οργανική ένωση που περιέχει μόνο άνθρακα , χλώριο και φθόριο , τo οποίo παράγεται ως ένα πτητικό παράγωγο του μεθανίου , του αιθανίου και του προπανίου.

Φυσικεσ ιδιοτητεσ Οι φυσικές ιδιότητες των φθοροχλωρανθράκων έχουν αξιοσημείωτες διαφορές ανάλογα με τον αριθμό και την ταυτότητα των ατόμων των αλογόνων που περιέχουν. Σε γενικές γραμμές, οι φθοροχλωράνθρακες είναι πτητικοί. Η μειωμένη πτητικότητα αποδίδεται στη μοριακή πολικότητα, που οφείλεται στην παρουσία των αλογόνων, και προκαλεί διαμοριακές αλληλεπιδράσεις. Οι φθοροχλωράνθρακες έχουν ακόμη μεγαλύτερα σημεία βρασμού, γιατί περιέχουν επιπλέον και χλώριο, που είναι περισσότερο πολώσιμο από το φθόριο. Οι φθοροχλωράνθρακες είναι πολύ λιγότερο εύφλεκτοι σε σύγκριση με το μεθάνιο, γιατί περιέχουν λιγότερους δεσμούς C-H και γιατί στην περίπτωση των χλωροπαραγώγων και των βρωμοπαραγώγων, απελευθερώνουν ελεύθερες ρίζες αλογονιδίων, που δεν υποστηρίζουν τις φλόγες.

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Η πιο σημαντική αντίδραση των φθοροχλωρανθράκων είναι η φωτόλυση του δεσμού C-Cl . Το ατομικό χλώριο, που γράφεται συχνά ως Cl●, συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά από το μοριακό χλώριο (δηλαδή το «διχλώριο», Cl2). Οι ελεύθερες ρίζες χλωρίου (Cl●) είναι (σχετικά) πολύ μακρόβια στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου καταλύει τη μετατροπή του όζοντος (O3) σε διοξυγόνο (O2). Το όζον απορροφά μέρος από τη UVB ακτινοβολία, περιορίζοντας την υψηλής ενέργειας ακτινοβολία που φθάνει ως την επιφάνεια της Γης. Οι ελεύθερες ρίζες βρωμίου (Br●) είναι ακόμη πιο αποτελεσματικοί καταλύτες για τη διάσπαση του όζοντος και γι' αυτό τα βρωμιούχα παράγωγα

χρησεισ Οι χρήσεις των χλωροφλορανθράκων είναι πολλές εξαιτίας της χαμηλής τοξικότητας, αντιδραστικότητας και ανάφλεξης τους. Χρησιμοποιούνται ως ψυκτικά, παράγοντες διογκώσεως, προωθητικά αέρια, ιδιαίτερα σε ιατρικές εφαρμογές, και απογρασωτικούς διαλύτες. Εκατομμύρια τόνοι διφθοροχλωρομεθάνιου παράγονται ετησίως, ως πρόδρομη ένωση για το τετραιθένιο, το μονομερές που μετατρέπεται σε τεφλόν.

ιστορια Ο τετραχλωράνθρακας (CCl4) χρησιμοποιήθηκε στην πυροσβεστική και σε γυάλινες «πυροσβεστικές χειροβομβίδες» από τα τέλη του 19ου αιώνα έως γύρω στο τέλος του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου. Από τη δεκαετία του 1920 άρχισε ο πειραματισμός στη χρήση χλωραλκανίων για πυροσβεστική χρήση σε πολεμικά αεροσκάφη. Το Freon ήταν το εμπορικό όνομα για μια ομάδα των φθοροχλωρανθράκων που χρησιμοποιήθηκαν κυρίως ως ψυκτικά, αλλά επίσης και σε πυροσβεστικές συσκευές και ως προωθητικά σε δοχεία αερολυμάτων. Το βρωμομεθάνιο χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα ως απολυμαντικό. Το διχλωρομεθάνιο είναι ένας ευέλικτος βιομηχανικός διαλύτης.

ιστορια Ο Βέλγος επιστήμονας Φρέντερικ Σβαρτς (Frédéric Swarts) πρωτοπόρησε στη σύνθεση φθοροχλωρανθράκων από τη δεκαετία του 1890. Ανέπτυξε ένα αποτελεσματικό μέσο ανταλλαγής ατόμων χλωρίου από φθόριο σε τετραχλωράνθρακα, επιτρέποντας έτσι τη σύνθεση του CFC-11, δηλαδή του τριχλωροφθορομεθάνιου (CCl3F), και του CFC-12, δηλαδή του διφθοροδιχλωρομεθάνιου (CCl2F2) Στα τέλη της δεκαετίας του 1920, ο Τόμας Μίντγκελυ ο Νεώτερος (Thomas Midgley, Jr.) βελτίωσε τη διεργασία της σύνθεσης και οι προσπάθειές του απέδωσαν τη χρήση των φθοροχλωρανθράκων ως ψυκτικά, αντικαθιστώντας την αμμωνία (NH3), το χλωρομεθάνιο (CH3Cl) και το διοξείδιο του θείου (SO2), που χρησιμοποιούνταν ως τότε, αλλά ήταν τοξικά. Η έρευνα για νέα ψυκτικά, απαιτούσε για τις υποψήφιες ενώσεις τις ακόλουθες ιδιότητες: Χαμηλό σημείο βρασμού. Χαμηλή τοξικότητα. Χαμηλή χημική δραστικότητα.

Εμπορικη αναπτυξη Κατά τη διάρκεια του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου, πολλά χλωραλκάνια είχαν καθιερωμένες εφαρμογές σε πολεμικά αεροσκάφη, παρόλο που αυτά τα πρώτα σε εφαρμογές αλοπαράγωγα είχαν εξαιρετική τοξικότητα. Ωστόσο, μετά τον πόλεμο, με βραδύ ρυθμό, άρχισε να γίνεται όλο και πιο συνηθισμένη η χρήση τους και στην πολιτική αεροπορία. Στη δεκαετία του 1960 άρχισαν να γίνονται διαθέσιμα τα φθοραλκάνια και τα βρωμοφθοραλκάνια, που γρήγορα αναγνωρίστηκαν ως πολύ ικανά πυροσβεστικά υλικά. Από σχετικά νωρίς, η έρευνα έγινε από το στρατό των ΗΠΑ έδωσε το Halon 1301, δηλαδή το βρωμοτριφθορομεθάνιο (CBrF3), ενώ το Halon 1211, δηλαδή το βρωμοδιφθοροχλωρομεθάνιο (CBrClF2), τελικά αναπτύχθηκε κυρίως στο Ηνωμένο Βασίλειο. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 1960 υπήρχαν καθιερωμένες πολλές εφαρμογές στις οποίες το νερό και κάποια ξηρά πυροσβεστικά υλικά αποτελούσαν μια απειλή για βλάβες στην περιουσία που κανονικά έπρεπε να προστατέψουν.

Εμπορικη αναπτυξη Αυτό ίσχυε ιδιαίτερα για αίθουσες ηλεκτρονικών υπολογιστών, τηλεπικοινωνιακούς ρυθμιστές, εργαστήρια, μουσεία και συλλογές έργων τέχνης. Αρχίζοντας τη χρήση τους σε πολεμικά πλοία, κατά τη δεκαετία του 1970, τα βρωμοφθοραλκάνια επίσης προοδευτικά άρχισαν να σχετίζονται με την ταχεία πυρόσβεση πολλών πυρκαγιών σε κλειστούς χώρους, με ελάχιστο κίνδυνο για το προσωπικό. Στη Σύμβαση της Βιέννης για την προστασία του στρώματος του όζοντος (Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer) δεν καλύφθηκαν με μέτρα τα βρωμοφθοραλκάνια, γιατί σκέφτηκαν, ότι για την εποχή, οι έκτακτες καταστάσεις στις οποίες χρησιμοποιούνταν πυροσβεστικά συστήματα παρήγαγαν πολύ μικρό όγκο εκπομπών, ώστε να αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για το στρώμα του όζοντος, και ότι ήταν πολύ σημαντική η χρήση τους για την ανθρώπινη ασφάλεια για να τεθούν υπό απαγόρευση.

πΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Από τέλη της δεκαετίας του 1970, η χρήση φθοροχλωρανθράκων άρχισε να τίθεται υπό έντονους περιορισμούς, εξαιτίας της καταστροφικής τους επίδρασης στο στρατοσφαιρικό στρώμα του όζοντος. Ύστερα από την ανάπτυξη του ανιχνευτή σύλληψης ηλεκτρονίων, ο Τζέιμς Λάβλοκ (James Lovelock) ήταν ο πρώτος που ανίχνευσε την ευρύτατη παρουσία φθοροχλωρανθράκων στον ατμοσφαιρικό αέρα, βρίσκοντας μια αναλογία μορίων της τάξης των 60 ppt του CFC-11, δηλαδή του τριχλωροφθορομεθάνιου (CCl3F), πάνω από την Ιρλανδία.. Κατά την ερευνητική εκστρατεία, που ο ίδιος χρηματοδότησε, και που τερματίστηκε το 1973, ο Λάβλοκ πήγε και μέτρησε το CFC-11 στην Αρκτική και στην Ανταρκτική, βρίσκοντας την παρουσία του αερίου σε κάθε ένα από τα 50 δείγματα αέρα που συνέλεξε, και καταλήγοντας ότι οι φθοροχλωράνθρακες δεν είναι βλαβεροί για το περιβάλλον. Η εκστρατεία του, όμως, πρόσφερε τα πρώτα χρήσιμα δεδομένα για την παρουσία φθοροχλωρανθράκων στην ατμόσφαιρα

πΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Η βλάβη που προκαλούν οι φθοροχλωράνθρακες ανακαλύφθηκε από τους Σέρρυ Ρόουλαντ (Sherry Rowland) και Μάριο Μολίνα (Mario Molina), που έπειτα από μια διάλεξη σχετικά με το θέμα στην εργασία του Λάβλοκ, ενεπλάκησαν στην έρευνα καταλήγοντας στην πρώτη τους δημοσίευση που πρότεινε τη σύνδεση των φθοροχλωρανθράκων με τη βλάβη στο στρατοσφαιρικό στρώμα του όζοντος, το 1974. Μέχρι το 1987, σε αντίδραση με μια δραματική εποχιακή αραίωση του στρατοσφαιρικού στρώματος όζοντος πάνω από την Ανταρκτική, διπλωμάτες συγκεντρώθηκαν στο Μόντρεαλ και επεξεργάστηκαν μια διεθνή συνθήκη, το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, που απαίτησε δραστικές μειώσεις στην παραγωγή και χρήση των φθοροχλωρανθράκων. Στις 2 Μαρτίου του 1989, τα 12 τότε μέλη της Ευρωπαϊκής Κοινότητας, συμφώνησαν να πάψουν ολόκληρη την παραγωγή τους σε φθοροχλωράνθρακες μέχρι το τέλος του αιώνα.

περιορισμοι Το 1990, διπλωμάτες συναντήθηκαν στο Λονδίνο και ψήφισαν σημαντικές ενισχύσεις στο Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, απαιτώντας την ολοκληρωτική εκμηδένιση της παραγωγής και χρήσης των φθοροχλωρανθράκων μέχρι το έτος 2000. Μέχρι το έτος 2010, οι φθοροχλωράνθρακες έπρεπε να έχουν και οι αναπτυσσόμενες χώρες εκμηδενίσει την παραγωγή και χρήση φθοροχλωρανθράκων. Επειδή η μόνη ποσότητα από φθοροχλωράνθρακες που είναι πλέον διαθέσιμη στις χώρες που είναι προσκολλημένες στη συνθήκη είναι από ανακύκλωση, οι τιμές τους αυξάνονται αξιοσημείωτα. Ένας παγκόσμιος τερματισμός της παραγωγής τους θα τερμάτιζε επίσης και το λαθρεμπόριο αυτών των υλικών. Ωστόσο, τα υπάρχοντα θέματα λαθρεμπορίου φθοροχλωρανθράκου αναγνωρίζονταν το 2006 από το Περιβαλλοντικό Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών (UNEP) με τον τίτλο «παράνομο εμπόριο ουσιών που καταστρέφουν το όζον».

περιορισμοι Το UNEP εκτίμησε ότι 16.000 - 38.000 τόνοι φθοροχλωρανθράκων πέρασαν μέσω της μαύρης αγοράς στα μέσα της δεκαετίας του 1990. Η αναφορά εκτίμησε ότι 7.000 - 14.000 τόνοι φθοροχλωρανθράκων διακινούνται μέσω λαθρεμπορίου ετησίως σε αναπτυσσόμενες χώρες. Ασιατικές χώρες περιλαμβάνονται ανάμεσα σε αυτές που είναι κορυφαίες σε αυτό το λαθρεμπόριο: Συγκεκριμένα, Κίνα, Ινδία και Νότια Κορέα βρέθηκαν να πιστώνονται περίπου το 70% της παγκόσμια παραγωγής φθοροχλωρανθράκων. Πιθανοί λόγοι για το συνεχιζόμενο λαθρεμπόριο φθοροχλωρανθράκων έχουν επίσης εξεταστεί: Η αναφορά σημείωνε ότι πολλά απαγορευμένα παραγόμενα προϊόντα φθοροχλωρανθράκων έχουν μεγάλες «διάρκειες ζωής» και συνεχίζουν να λειτουργούν. Το κόστος αντικατάστασης αυτού του εξοπλισμού αυτών των ειδών είναι συχνά φθηνότερο από τον εξοπλισμό τους με εφαρμογές φιλικότερες προς το όζον.

Σταδιακη καταργηση Η χρησιμοποίηση ορισμένων χλωραλκανίων ως διαλύτες σε μεγάλης κλίμακας εφαρμογές, όπως το στεγνό καθάρισμα, σταδιακά καταργήθηκε, για παράδειγμα, με την ντιρεκτίβα IPPC για τα αέρια του θερμοκηπίου το 1994 και από την ντιρεκτίβα του 1997 της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τις πτητικές οργανικές ενώσεις. Επιτράπηκε η χρήση των φθοροχλωραλκανίων μόνο για ιατρικές χρήσεις. Η παραγωγή νέων αποθεμάτων παύτηκε στις περισσότερες (πιθανώς σε όλες) τις χώρες ως το 1994. Ωστόσο, πολλές χώρες ακόμη χρειάζονται να γεμίζουν αεροσκάφη με αλοπαράγωγα για να σβήνουν πυρκαγιές, σε ορισμένα συστήματα πυρόσβεσης, γιατί δεν έχει ανακαλυφθεί ασφαλή και πλήρως ικανοποιητική εναλλακτική λύση για αυτήν την εφαρμογή.

Σταδιακη καταργηση Οι ενδιάμεσες αντικαταστάσεις για τους φθοροχλωράνθρακες είναι οι υδροφθοροχλωράνθρακες (HCFCs), που όμως επίσης καταστρέφουν το στρατοσφαιρικό στρώμα του όζοντος, αλλά σε πολύ μικρότερο βαθμό από τους φθοροχλωράνθρακες. Τελικά, οι υδροφθοράνθρακες θα αντικαταστήσουν τους υδροφθοροχλωράνθρακες. Οι υδροφθοράνθρακες έχουν μηδενικό δυναμικό καταστροφής όζοντος (Ozon Depletion Potential, ODP). Στις 21 Σεπτεμβρίου 2007, ακριβώς 200 χώρες συμφώνησαν να επιταχύνουν την πλήρη εξάλειψη των υδροφθοροχλωρανθράκων μέχρι το 2020, και τα Ηνωμένα Έθνη υποστήριξαν τη διάσκεψη κορυφής του Μόντρεαλ. Στις αναπτυσσόμενες χώρες δόθηκε ένα μεγαλύτερο χρονικό περιθώριο, για εξάλειψη των υδροφθοροχλωρανθράκων μέχρι το 2030. Πολλές χώρες, όπως οι ΗΠΑ και η Κίνα, που είχαν αντισταθεί προηγουμένως σε τέτοιες προσπάθειες, συμφώνησαν με την επιτάχυνση του προγράμματος σταδιακής κατάργησης.

Περιβαλλοντικεσ συνεπειεσ Οι φθοροχλωράνθρακες βρίσκονται υπό σταδιακή κατάργηση, μέσω του Πρωτόκολλου του Μόντρεσλ, εξαιτίας της συνεισφοράς στην καταστροφή του στρατοσφαιρικού στρώματος του όζοντος. Ωστόσο, οι ατμοσφαιρικές επιπτώσεις των φθοροχλωρανθράκων δεν περιορίζονται μόνο στο ενεργό ρόλο τους στην αναγωγή του όζοντος. Αυτές οι ανθρωπογενείς ενώσεις είναι επίσης αέρια του θερμοκηπίου. Οι ζώνες απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας παγιδεύουν θερμότητα, μην επιτρέποντας τη διαφυγή της έξω από τη γήινη ατμόσφαιρα. Στην περίπτωση των φθοροχλωρανθράκων, το εύρος με την ισχυρότερη απορρόφηση βρίσκεται στη φασματική περιοχή 7,8 - 15,3 μm[18], αναφερόμενο ως «ατμοσφαιρικό παράθυρο», εξαιτίας της σχετικά υψηλής διαφάνειας της ατμόσφαιρας για τη συγκεκριμένη φασματική περιοχή.

Περιβαλλοντικεσ συνεπειεσ Η ισχύς των ζωνών απορρόφησης των φθοροχλωρανθράκων, στις οποίες (ζώνες) οι ενώσεις αυτές απορροφούν ή και εκπέμπουν ακτινοβολία, σε συνδυασμό με τη μοναδική ευαισθησία της ατμόσφαιρας, είναι οι δυο παράγοντες που καθιστούν τους φθοροχλωράνθρακες να έχουν υπερσυνεισφορά στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Ένας άλλος τέτοιος παράγοντας είναι η σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις αυτών των ενώσεων. Συγκριτικά, επειδή το διοξείδιο του άνθρακα έχει πολύ υψηλότερη συγκέντρωση, χρειάζεται μεγάλη επιπλέον ποσότητά του, για να υπάρξει εμφανής διαφορά στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Αντίθετα, η σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις των φθοροχλωρανθράκων, επιτρέπουν σχετικά μεγάλη γραμμική αύξηση στο φαινόμενο, με μικρή κατά μάζα αύξηση των συγκεντρώσεών τους στην ατμόσφαιρα.

ΑΣΦΑΛΕΙΑ Σύμφωνα με τα φύλλα δεδομένων ασφαλείας των υλικών αυτών, οι φθοροχλωράνθρακες και οι υδροφθοροχλωράνθρακες είναι άχρωμα, πτητικά, τοξικά υγρά και αέρια με απαλή γλυκιά αιθέρια οσμή. Η υπερέκθεση σε συγκεντρώσεις της τάξης του 11% ή παραπάνω, μπορεί να προκαλέσει ζαλάδα, έλλειψη προσοχής, κατάθλιψη του κεντρικού νευρικού συστήματος ή και καρδιακή αρρυθμία. Οι ατμοί τους εκτοπίζουν τον αναπνεύσιμο αέρα και γι' αυτό μπορούν να προκαλέσουν ασφυξία σε κλειστούς χώρους. Παρόλο που δεν είναι εύφλεκτα, όσα από αυτά καίγονται παράγουν με την καύση τους προϊόντα που περιλαμβάνουν υδροφθόριο, υδροχλώριο και συγγενικά χημικά είδη. Είναι σημαντικό ότι κανονική περιστασιακή έκθεση μετρούμενη στο επίπεδο των 700 ppm δε συνιστά σοβαρούς κινδύνους υγείας.

Εναλλακτικεσ λυσεισ Οι υδροφθοροχλωράνθρακες είναι λιγότερο σταθεροί στην κατώτερη ατμόσφαιρα, επιτρέποντας έτσι τη διάσπασή τους πριν φθάσουν στο στρατοσφαιρικό στρώμα του όζοντος. Ωστόσο, ένα σημαντικό κλάσμα τους δεν διασπάται όταν φθάσει στη στρατόσφαιρα και συνεισφέρουν στην παραγωγή περισσότερων ριζών χλωρίου εκεί (στη στρατόσφαιρα) από ότι είχε αρχικά προβλεφθεί. Μετά, οι έρευνες στράφηκαν σε ενώσεις που δεν περιέχουν χλώριο, δηλαδή στους υδροφθοράνθρακες, που έχουν άλλωστε ακόμη μικρότερες διάρκειες ζωής στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Μια από αυτές τις ενώσεις, ο HFC-134a, δηλαδή το 1,1,1,2- τετραφθοραιθάνιο (CF3CH2F), χρησιμοποιείται στις μέρες μας ως αντικαταστάτρια ένωση του CFC-12, δηλαδή του διφθοροδιχλωρομεθάνιου (CF2Cl2), στα κλιματιστικά των αυτοκινήτων.

Εναλλακτικεσ λυσεισ Τα ψυκτικά υδρογονανθράκων, όπως μίγματα προπανίου - μεθυλοπροπανίου, χρησιμοποιήθηκαν επίσης εκτεταμένα στα κινητά κλιματιστικά συστήματα στην Αυστραλία, στις ΗΠΑ και σε πολλές άλλες χώρες, καθώς έχουν άριστες θερμοδυναμικές ιδιότητες και συμπεριφέρονται ιδιαίτερα καλά σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Οι υδρογονάνθρακες έχουν σχεδόν μηδενικές περιβαντολλογικές επιπτώσεις και χρησιμοποιήθηκαν παγκοσμίως σε οικιακές και εμπορικές ψυκτικές εφαρμογές. Πολλοί άλλοι διαλύτες και μέθοδοι έχουν αντικαταστήσει τη χρήση των φθοροχλωρανθράκων στην εργαστηριακή ανάλυση.

βιβλιογραφια http://www.esrl.noaa.gov http://www.britannica.com/ http://el.wikipedia.org

Ευχαριστω για την υπομονη σασ