Флуороугљеници се добијају из угљоводоника супституцијом флуора за неке или све атоме водоника. Угљоводоници у којима су неки од атома водоника замењени хлором или бромом поред оних замењених флуором (нпр. хлорофлуороугљоводоници, бромофлуороугљоводоници) су генерално укључени у класификацију флуороугљеника—на пример, бромохлородифлуорометан (ЦЦлБрФ2).
Први економски важан флуороугљеник био је дихлородифлуорометан (ЦЦл2F2), који је уведен 1931. године као расхладно средство много мање токсичности од сумпор-диоксида, амонијака или хлорометана, који су тренутно били популарни расхладни флуиди.
vi користите
У прошлости су флуороугљеници коришћени као расхладна средства, аеросолна горива, растварачи, агенси за дување пене, средства за гашење пожара и полимерни интермедијери. Као што је објашњено у наставку, забринутост због ефеката хлорофлуороугљеника на уништавање озонског омотача у горњој атмосфери довела је до забране ових хемикалија.
Трихлорофлуорометан дихлоромонофлуорометан раније су коришћени као аеросолна горива. Трихлорофлуорометан тренутно функционише као средство за чишћење и одмашћивање, расхладно средство и средство за дување полиуретанске пене. Такође се користи у апаратима за гашење пожара и електричној изолацији, као и као диелектрична течност. Дихлоромонофлуорометан се користи у производњи стаклених боца, у течностима за измену топлоте, као расхладно средство за центрифугалне машине, као растварач и као агенс за дување.
дихлоротетрафлуороетан је растварач, разблаживач и средство за чишћење и одмашћивање за штампане плоче. Користи се као средство за пењење у апаратима за гашење пожара, расхладно средство у системима за хлађење и климатизацију, као и за рафинацију магнезијума, за спречавање ерозије метала у хидрауличним течностима и за јачање боца. Дихлородифлуорометан такође је коришћен за производњу стаклених боца; као аеросол за козметику, боје и инсектициде; и за пречишћавање воде, бакра и алуминијума. Угљен тетрафлуорид је погонско гориво за ракете и за сателитско навођење, и тетрафлуоретилен користи се у припреми погонских средстава за аеросоле прехрамбених производа. Хлоропентафлуороетан је погонско гориво у аеросолним препаратима за храну и расхладно средство за кућне апарате и мобилне клима уређаје. Хлоротрифлуорометан, хлородифлуорометан, трифлуорометан, 1,1-дифлуороетан 1,1,-хлородифлуороетан такође су расхладна средства.
Многи од флуороугљеника се користе као хемијски интермедијери и растварачи у различитим индустријама, као што су текстил, хемијско чишћење, фотографија и пластика. Поред тога, неколико има специфичне функције као инхибитори корозије и детектори цурења. Тефлон користи се у производњи високотемпературне пластике, заштитне одеће, цеви и листова за хемијске лабораторије, електричних изолатора, прекидача, каблова, жица и премаза против лепљења. Хлоротрифлуорометан користи се за каљење метала, и 1,1,1,2-тетрахлоро-2,2-дифлуороетан дихлородифлуорометан користе се за откривање површинских пукотина и металних дефеката.
Халотан, изофлуран енфлуран се користе као инхалациони анестетици.
Опасности за животну средину
Током 1970-их и 1980-их, акумулирани су докази да би стабилни флуороугљеници и друге хемикалије као што су метил бромид и 1,1,1-трихлороетан полако дифундирали према горе у стратосферу када би се ослободили, где би интензивно ултраљубичасто зрачење могло да изазове ослобађање слободних атома хлора. Ови атоми хлора реагују са кисеоником на следећи начин:
Цл + О3 = ЦлО + О2
ЦлО + О = Цл + О2
О+О3 = 2О2
Пошто се атоми хлора регенеришу у реакцији, они би били слободни да понове циклус; нето резултат би био значајно смањење стратосферског озона, који штити земљу од штетног сунчевог ултраљубичастог зрачења. Повећање ултраљубичастог зрачења резултирало би повећањем рака коже, утицало би на приносе усева и продуктивност шума и утицало на морски екосистем. Студије горњег слоја атмосфере показале су области оштећења озона у последњој деценији.
Као резултат ове забринутости, почевши од 1979. године скоро сви аеросолни производи који садрже хлорофлуороугљенике забрањени су широм света. Године 1987. потписан је међународни споразум, Монтреалски протокол о супстанцама које оштећују озонски омотач. Монтреалски протокол контролише производњу и потрошњу супстанци које могу изазвати оштећење озона. Установио је рок до 1996. године за потпуно укидање производње и потрошње хлорофлуороугљеника у развијеним земљама. Земље у развоју имају додатних 10 година да постигну усклађеност. Контроле су такође успостављене за халоне, угљен-тетрахлорид, 1,1,1-триклоретан (метил хлороформ), хидрохлорофлуороугљенике (ХЦФЦ), хидробромофлуороугљенике (ХБФЦ) и метил бромид. Неке основне употребе за ове хемикалије су дозвољене тамо где не постоје технички и економски изводљиве алтернативе.
Хазардс
Флуороугљеници су, генерално, мање токсични од одговарајућих хлорованих или бромованих угљоводоника. Ова нижа токсичност може бити повезана са већом стабилношћу ЦФ везе, а можда и са нижом растворљивошћу у липоидима високо флуорисаних материјала. Због нижег нивоа токсичности, било је могуће одабрати флуороугљенике који су безбедни за њихову намену. А због историје безбедне употребе у овим применама, погрешно је израсло популарно веровање да су флуороугљеници потпуно безбедни у свим условима излагања.
У одређеној мери, испарљиви флуороугљеници поседују наркотичка својства слична, али слабија од оних које показују хлоровани угљоводоници. Акутно удисање од 2,500 ппм трихлоротрифлуороетан изазива интоксикацију и губитак психомоторне координације код људи; ово се дешава при 10,000 ппм (1%) са дихлородифлуорометан. Ако дихлородифлуорометан се удише на 150,000 ппм (15%), долази до губитка свести. Пријављено је више од 100 смртних случајева од њушкања флуороугљеника прскањем аеросолних контејнера који садрже дихлородифлуорометан као погонско гориво у папирну кесу и удисање. На Америчкој конференцији владиних индустријских хигијеничара (АЦГИХ) ТЛВ од 1,000 ппм, људи не доживљавају наркотичке ефекте.
Флуорометани и флуороетани нису изазвали токсичне ефекте од поновљене изложености, као што су оштећење јетре или бубрега. Флуоралкени, као нпр тетрафлуоретилен, хексафлуоропропилен or хлоротрифлуороетилен, може изазвати оштећење јетре и бубрега код експерименталних животиња након дужег и поновљеног излагања одговарајућим концентрацијама.
Чак је и акутна токсичност флуороалкена у неким случајевима изненађујућа. Перфлуороизобутилен је изузетан пример. Са ЛЦ50 од 0.76 ппм за 4-часовно излагање за пацове, токсичнији је од фосгена. Као и фосген, производи акутни плућни едем. С друге стране, винил флуорид и винилиден флуорид су флуороалкани веома ниске токсичности.
Као и многе друге паре растварача и хируршки анестетици, испарљиви флуороугљеници могу такође изазвати срчану аритмију или застој у околностима у којима се ендогено лучи абнормално велика количина адреналина (као што су бес, страх, узбуђење, тежак напор). Концентрације потребне да би се произвео овај ефекат су знатно изнад оних које се обично срећу током индустријске употребе ових материјала.
И код паса и код мајмуна хлородифлуорометан дихлородифлуорометан изазивају рану респираторну депресију, бронхоконстрикцију, тахикардију, депресију миокарда и хипотензију у концентрацијама од 5 до 10%. Хлородифлуорометане, у поређењу са дихлородифлуорометан, не изазива срчане аритмије код мајмуна (мада код мишева) и не умањује плућну усаглашеност код мајмуна.
Мере безбедности и здравља. Сви флуороугљеници ће бити подвргнути термичком распадању када су изложени пламену или усијаном металу. Производи разлагања хлорофлуороугљеника ће укључивати флуороводоничну и хлороводоничну киселину заједно са мањим количинама фосгена и карбонил флуорида. Последње једињење је веома нестабилно на хидролизу и брзо прелази у флуороводоничну киселину и угљен-диоксид у присуству влаге.
Три комерцијално најважнија флуороугљеника (трихлорофлуорометан, дихлородифлуорометан трихлоротрифлуороетан) су тестирани на мутагеност и тератогеност са негативним резултатима. Хлородифлуорометан, који је био разматран као могући погонски гас за аеросол, утврђено је да је мутагено у тестовима бактеријске мутагености. Доживотни тестови изложености дали су неке доказе о карциногености код мужјака пацова изложених 50,000 ппм (5%), али не и 10,000 ппм (1%). Ефекат није примећен код женки пацова или код других врста. Међународна агенција за истраживање рака (ИАРЦ) га је класификовала у Групу 3 (ограничени докази канцерогености код животиња), било је неких доказа о тератогености код пацова изложених 50,000 ппм (5%), али не и на 10,000 ппм (1% ), и није било доказа код зечева до 50,000 ппм.
Жртве изложености флуороугљенику треба уклонити из контаминиране средине и лечити их симптоматски. Адреналин не треба примењивати због могућности изазивања срчаних аритмија или застоја.
Тетрафлуороетилен
Главне опасности од тетрафлуоретилен мономера су његова запаљивост у широком опсегу концентрација (11 до 60%) и потенцијална експлозивност. Неинхибирани тетрафлуороетилен је подложан спонтаној полимеризацији и/или димеризацији, при чему су обе реакције егзотермне. Последично повећање притиска у затвореном контејнеру може довести до експлозије, а забележено је и неколико таквих. Сматра се да ове спонтане реакције покрећу активне нечистоће као што је кисеоник.
Тетрафлуороетилен сам по себи не представља велику опасност од акутне токсичности, ЛЦ50 за 4-часовно излагање пацова 40,000 ппм. Пацови који умиру од смртоносног излагања показују не само оштећење плућа, већ и дегенеративне промене у бубрезима, при чему су потоњи такође изложени другим флуороалкенима, али не и флуороалканима.
Друга опасност се односи на токсичне нечистоће настале током припреме или пиролизе тетрафлуороетилена, посебно октафлуоризобутилен, који има приближну смртоносну концентрацију од само 0.76 ппм за 4-часовно излагање пацова. Неколико смртних случајева је описано од изложености овим „високим врелима“. Због потенцијалних опасности, случајне експерименте са тетрафлуороетиленом не би требало да предузимају неквалификовани.
Мере безбедности и здравља. Тетрафлуороетилен се транспортује и отпрема у челичним цилиндрима под високим притиском. У таквим условима мономер треба инхибирати да би се спречила спонтана полимеризација или димеризација. Цилиндри треба да буду опремљени уређајима за растерећење притиска, иако не треба занемарити да такви уређаји могу бити зачепљени полимером.
Тефлон (политетрафлуороетилен) се синтетише полимеризацијом тетрафлуороетилена са редокс катализатором. Тефлон није опасан на собној температури. Међутим, ако се загреје на 300 до 500 °Ц, производи пиролизе укључују флуороводоник и октафлуороизобутилен. На вишим температурама, од 500 до 800 °Ц, настаје карбонил флуорид. Изнад 650 °Ц настају угљен-тетрафлуорид и угљен-диоксид. Може изазвати полимерну грозницу, болест налик грипу. Најчешћи узрок болести су запаљене цигарете контаминиране тефлонском прашином. Пријављен је и плућни едем.
Флуорокарбонски анестетици. Халотан је старији инхалациони анестетик, који се често користи у комбинацији са азот-оксидом. Исофлуране енфлуран постају све популарнији јер имају мање пријављених нежељених ефеката од халотан.
Халотан производи анестезију у концентрацијама изнад 6,000 ппм. Излагање 1,000 ппм током 30 минута изазива абнормалности у тестовима понашања које се не јављају при 200 ппм. Нема извештаја о иритацији или преосетљивости коже, очију или респираторних органа. Хепатитис је пријављен у суб-анестезијским концентрацијама, а тешки — понекад фатални — хепатитиси су се јављали код пацијената који су више пута били изложени концентрацијама анестетика. Није утврђена токсичност за јетру услед професионалне изложености изофлуран or енфлуран. Хепатитис се јавио код пацијената који су били изложени 6,000 ппм енфлурана или више; забележени су и случајеви употребе изофлурана, али његова улога није доказана.
Једно испитивање токсичности на јетри на животињама није показало токсичне ефекте код пацова који су више пута били изложени 100 ппм халотана у ваздуху; друга студија је открила некрозу мозга, јетре и бубрега на 10 ппм, према запажањима електронском микроскопом. Нису пронађени ефекти код мишева који су били изложени 1,000 ппм енфлурана током 4 сата дневно током око 70 дана; благо смањење телесне тежине је био једини ефекат који је пронађен када су били изложени 3,000 ппм током 4 сата дневно, 5 дана недељно до 78 недеља. У другој студији, код мишева који су били изложени 700 ппм енфлурана током до 17 дана откривени су озбиљан губитак тежине и смртни случајеви са оштећењем јетре; у истој студији, никакви ефекти нису примећени код пацова или замораца изложених током 5 недеља. Са изофлураном, континуирано излагање мишева 150 ппм и више у ваздуху је изазвало смањење телесне тежине. Слични ефекти су примећени код замораца, али не и код пацова, при 1,500 ппм. Није примећен значајан ефекат код мишева изложених 4 сата дневно, 5 дана недељно током 9 недеља до 1,500 ппм.
Нису пронађени докази о мутагености или карциногености у студијама енфлурана или изофлурана на животињама, или у епидемиолошким студијама халотана. Ране епидемиолошке студије које сугеришу штетне репродуктивне ефекте халотана и других инхалационих анестетика нису верификоване за изложеност халотану у наредним студијама.
Нису пронађени убедљиви докази о ефектима на фетус код пацова са излагањем халотану до 800 ппм, као ни утицај на плодност код поновљених излагања до 1,700 ппм. Постојала је одређена фетотоксичност (али не тератогеност) на 1,600 ппм и више. Код мишева је постојала фетотоксичност на 1,000 ппм, али не и на 500 ппм. Репродуктивне студије енфлурана нису откриле никакве ефекте на плодност код мишева при концентрацијама до 10,000 ппм, са неким доказима о абнормалности сперме при 12,000 ппм. Није било доказа о тератогености код мишева изложених до 7,500 ппм или код пацова до 5,000 ппм. Било је незнатних доказа о ембрион/фетотоксичности код трудних пацова изложених 1,500 ппм. Са изофлураном, излагање мужјака мишева до 4,000 ппм током 4 сата дневно током 42 дана није имало утицаја на плодност. Није било фетотоксичних ефеката код трудних мишева изложених 4,000 ппм током 4 сата дневно током 2 недеље; излагање трудних пацова 10,500 ппм довело је до мањег губитка телесне тежине фетуса. У другој студији, смањена величина легла и телесна тежина фетуса и ефекти на развој пронађени су код фетуса мишева изложених 6,000 ппм изофлурана током 4 сата дневно од 6. до 15. дана трудноће; никакви ефекти нису пронађени при 60 или 600 ппм.
Таблице са флуороугљеницима
Табела 1 - Хемијске информације.
Табела 2 - Опасности по здравље.
Табела 3 - Физичке и хемијске опасности.
Табела 4 - Физичка и хемијска својства.