碳氟化合物化學(xué)性質(zhì)

碳氟化合物(與氟利昂類似，只是分子中沒(méi)有氯)仍在生產(chǎn)中被廣泛使用。由于其分子結(jié)構(gòu)中牢固的碳-氟鍵，使得碳氟化合物具有很強(qiáng)的防水性，因此它主要被用于防水服裝和特富龍炊具。另外，得益于它們很高的溶解氧氣的能力，它們成為人造血液中一種重要的基礎(chǔ)組成部分。

多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，目前全球升溫的趨勢(shì)主要是由人類產(chǎn)生的"溫室效應(yīng)"不斷擴(kuò)大造成的，地球發(fā)出的熱量在進(jìn)入太空的過(guò)程中被地球大氣層捕獲，就會(huì)引起全球溫度上升。大氣層里的一些溫室氣體就像溫室上的玻璃，它允許陽(yáng)光進(jìn)入，但卻阻止熱量逃逸出去。長(zhǎng)期存在的氣體并非永遠(yuǎn)都停留在大氣中，從物理或化學(xué)方面來(lái)說(shuō)，它們不會(huì)對(duì)氣溫的變化作出響應(yīng)，這被描述成"強(qiáng)迫"氣候變化;水等氣體會(huì)對(duì)溫度變化作出反應(yīng)，這被視為"反饋信息"。

有一種碳氟化合物，叫四氟甲烷。盡管大氣中存在的四氟甲烷的量要比二氧化碳少很多，但是其溫室氣體效應(yīng)是二氧化碳的6500倍，四氟甲烷的化學(xué)穩(wěn)定性更足以保證它在大氣中存在5萬(wàn)年之久。

氣體

形成溫室效應(yīng)的氣體包括:水蒸氣二氧化碳甲烷一氧化二氮碳氟化合物

碳氟化合物(Fluorocarbon)是以氟取代 Methan、Athan等碳?xì)浠衔锢锼瑲涞囊徊糠只蛉慷玫降囊环N化合物。碳氟化合物起源工業(yè)，是一種具有多種應(yīng)用途徑合成化合物，可是由于它能對(duì)臭氧層造成破壞，因此國(guó)際協(xié)定對(duì)這種產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)格管控，禁止把碳氟化合物釋放至大氣里。這些物質(zhì)也是溫室氣體之一。

含量碳氟化合物(Fluorocarbon)是以氟取代Methan、Athan等碳?xì)浠衔镏兴瑲涞囊徊糠只蛉慷玫降囊环N化合物。成份由化合物的各種結(jié)構(gòu)所至，碳氟化合物(Fluorocarbon)中含有 CFC、HCFC、HFC 等成分。其中，CFC和 HCFC是被《蒙特利爾議定書(shū)》定為全面禁止使用的對(duì)象，而 HFC不在其列。

過(guò)去，日本習(xí)慣于將這些化合物統(tǒng)稱為"氯氟烴"。"氯氟烴"不利于保護(hù)臭氧層而受到各種限制或全部禁止使用，由此人們仿佛覺(jué)得所有的"氯氟烴"都是臭氧層有害的物質(zhì)。為了避免混淆概念，這里不用"氯氟烴"這一名稱，而是將其統(tǒng)稱為碳氟化合物(Fluorocarbon)，根據(jù)不同種類，再分為"CFC"、"HCFC"以及"HFC"。

C#-[n]H#-[m]F#-[2n-m]的烯烴化合物的氟含量的方法，其中n是2-6的整數(shù)且m是1-2n的整數(shù)。該方法包括:

(a)烯烴化合物與式(AgF)(MF#-[2])#-[x]的金屬氟化物組合物在大于200℃的足以使該金屬氟化物組合物的F轉(zhuǎn)移至烯烴化合物的溫度下接觸，其中M選自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn及其混合物且其中x是0-1的數(shù)，由此制得化學(xué)上還原的含有金屬銀的金屬氟化物組合物;

(b)在HF的存在下氧化(a)所得的還原的金屬氟化物組合物，從而再生得到式(AgF)(MF#-[2])#-[x]的還原的金屬氟化物組合物;

(c)將(b)的再生金屬氟化物組合物循環(huán)進(jìn)行(a)。還公開(kāi)了一種新的式Ag#-[10]F#-[8]C#-[2]的組合物;和一種制備六氟乙烷的方法，該方法包括將Ag#-[10]F#-[8]C#-[2]加熱至足以使其分解的溫度。

一種增加式C↓[n]H↓[m]F↓[2n-m]的烯烴化合物的氟含量的方法，其中n是2-6的整數(shù)且m是1-2n的整數(shù)，該方法包括:

(a)使烯烴化合物與式(AgF)(MF↓[2])↓[x]的金屬氟化物組合物接觸，其中M選自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和它們的混合物并且其中x是0-1的數(shù)，該接觸是在大于200℃的足以使所述金屬氟化物組合物的F轉(zhuǎn)移至烯烴化合物的溫度下進(jìn)行，由此制得含金屬銀的化學(xué)上還原的金屬氟化物組合物;

(b)在HF的存在下氧化得自(a)的還原的金屬氟化物組合物，再生得到式(AgF)(MF↓[2])↓[x]的金屬氟化物組合物;和 (c)將(b)再生的金屬氟化物組合物循環(huán)至(a)。

一種處理碳氟化合物原料的方法，該方法包括:在高溫區(qū)內(nèi)，在至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極之間產(chǎn)生電弧，在高溫區(qū)內(nèi)，并且通過(guò)所述電弧和等離子氣體產(chǎn)生具有尾火焰的向上燃燒的熱等離子體，使包含至少一種碳氟化合物的固體粒狀碳氟化合物原料與熱等離子體尾火焰形成活性熱混合物，所述碳氟化合物分解成至少一種碳氟化合物母體或活性組分，以及冷卻所述活性熱混合物而從碳氟化合物母體或活性組分形成至少一種更需要的碳氟化合物。

在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)出了一種分子，從理論上講它能將碳氟化合物中氟原子"拽"出。如果能夠合成出這種分子，并用它來(lái)去除碳氟化合物中的氟，將幫助人類減少對(duì)大氣中臭氧層的破壞。

在海平面高度，碳氟化合物中碳和氟間的化學(xué)鍵十分牢固，這使得碳氟化合物廣泛應(yīng)用于冰箱制冷劑、殺蟲(chóng)劑和不粘鍋材料等眾多商品。然而，當(dāng)碳氟化合物進(jìn)入高層大氣后，它在高能光子和活性極強(qiáng)的臭氧分子作用下會(huì)被分解，從而導(dǎo)致臭氧減少，甚至出現(xiàn)臭氧空洞，讓更多的紫外線從太空射至地球表面，影響人類生活。

雖然人們能夠用某些有機(jī)金屬化合物在地面分解碳氟化合物，但是該反應(yīng)耗時(shí)長(zhǎng)且需要極高的溫度。此外，其他能同碳氟化合物進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)既有毒性又低效。為此，多年來(lái)研究人員一直在尋找既經(jīng)濟(jì)又有利于環(huán)保的處理碳氟化合物的有效方法。

研究發(fā)現(xiàn)，南非Burkholderiasp細(xì)菌中的一種酶(fluoroacetatedehalogenase)能夠?qū)⒎宜徕c中的氟離子"拽"出。不過(guò)，由于這樣的酶為大分子結(jié)構(gòu)，采用工業(yè)加工獲得它們不僅困難，而且成本高。于是，研究人員另辟蹊徑，利用基礎(chǔ)量子理論和對(duì)酶分子的了解，推斷出了酶分子的關(guān)鍵構(gòu)成和幾何形狀。隨后，在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)出了一種大環(huán)形分子，它有讓甲基氟化物(簡(jiǎn)單的碳氟化合物)中的碳-氟化學(xué)鍵斷裂的能力。

美國(guó)德克薩斯大學(xué)的研究人員正在著手合成這種靠計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的分子，以驗(yàn)證其有效性。如果合成的分子能夠同理論推斷相符，它將是人類首次在沒(méi)有高溫和高壓的條件下利用簡(jiǎn)單的有機(jī)分子讓碳-氟化學(xué)鍵斷裂。同時(shí)它也向人們展示了人造分子能夠具有自然界酶的化學(xué)活性。研究人員表示，所有有用的物質(zhì)均存在于自然，人們需要的只是要尋找到它們，并讓它們更有效。

盡管碳氟化合物用途廣泛，但是它仍舊是一種破壞力強(qiáng)大的溫室氣體。英國(guó)約克大學(xué)的Robin Perutz在接受《新科學(xué)家》雜志采訪時(shí)說(shuō):"破壞臭氧層的真正'元兇'(氟利昂等)已經(jīng)在很大程度上被除去，但是依然存在的碳氟化合物的的確確在全球變暖方面有著巨大的'潛力'。"

碳氟化合物的使用起源于工業(yè)，因?yàn)樗且环N具有多種應(yīng)用途徑的合成化合物，但是由于它能對(duì)臭氧層造成破壞，因此國(guó)際協(xié)定對(duì)這種產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格管控，禁止把碳氟化合物釋放到大氣里。因?yàn)檫@些物質(zhì)也是溫室氣體。

疏水性(hydrophobicity)

在化學(xué)里，疏水性指的是一個(gè)分子(疏水物)與水互相排斥的物理性質(zhì) 。

舉例來(lái)說(shuō)，疏水性分子包含有烷烴、油、脂肪和多數(shù)含有油脂的物質(zhì)。

疏水性通常也可以稱為親脂性，但這兩個(gè)詞并不全然是同義的。即使大多數(shù)的疏水物通常也是親脂性的，但還是有例外，如硅橡膠和碳氟化合物(Fluorocarbon)。

性質(zhì)理論根據(jù)熱力學(xué)的理論，物質(zhì)會(huì)尋求存在于最低能量的狀態(tài)，而氫鍵便是個(gè)可以減少化學(xué)能的辦法。水是極性物質(zhì)，并因此可以在內(nèi)部形成氫鍵，這使得它有許多獨(dú)別的性質(zhì)。但是，因?yàn)槭杷锊皇请娮訕O化性的，它們無(wú)法形成氫鍵，所以水會(huì)對(duì)疏水物產(chǎn)生排斥，而使水本身可以互相形成氫鍵。這即是導(dǎo)致疏水作用(這名稱并不正確，因?yàn)槟芰孔饔檬莵?lái)自親水性的分子)的疏水效應(yīng)，因此兩個(gè)不相溶的相態(tài)(親水性對(duì)疏水性)將會(huì)變化成使其界面的面積最小時(shí)的狀態(tài)。此一效應(yīng)可以在相分離的現(xiàn)象中被觀察到。