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| 名前 | |||
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| IUPAC名
テトラフルオロ
メタン 四フッ化炭素 | |||
| その他の名前
四フッ化炭素、パーフルオロメタン、テトラフルオロカーボン、フレオン 14、ハロン 14、アークトン 0、CFC 14、PFC 14、R 14、UN 1982
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| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.000.815 | ||
| EC番号 |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| CF4 4枚 | |||
| モル質量 | 88.0043グラム/モル | ||
| 外観 | 無色のガス | ||
| 臭い | 無臭 | ||
| 密度 | 3.72 g/L、ガス（15℃） | ||
| 融点 | −183.6 °C (−298.5 °F; 89.5 K) | ||
| 沸点 | −127.8 °C (−198.0 °F; 145.3 K) | ||
| 臨界点( T , P ) | −45.55 °C (−50.0 °F; 227.6 K)、36.91標準気圧 (3,739.9 kPa; 542.4 psi) [1] | ||
| 20℃で0.005% V 25℃で
0.0038% V | |||
| 溶解度 | ベンゼン、クロロホルムに可溶 | ||
| 蒸気圧 | 106.5 kPa（-127℃） | ||
ヘンリーの法則
定数 ( k H ) |
5.15 atm-cu m/モル | ||
屈折率( n D )
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1.0004823 [2] | ||
| 粘度 | 17.32μPa·s [3] | ||
| 構造 | |||
| 正方晶 | |||
| 四面体 | |||
| 0 日 | |||
| 危険 | |||
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |||
主な危険
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単純な窒息物質と温室効果ガス | ||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
| 引火点 | 不燃性 | ||
| 安全データシート（SDS） | ICSC 0575 | ||
| 関連化合物 | |||
その他の陰イオン
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テトラクロロメタン テトラブロモメタン テトラヨードメタン | ||
その他の陽イオン
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四フッ化ケイ素四 フッ化ゲルマニウム 四フッ化スズ 四フッ化鉛 | ||
関連するフルオロメタン
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フルオロメタン ジフルオロメタン フルオロホルム | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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テトラフルオロメタンは、四フッ化炭素またはR-14としても知られ、最も単純なパーフルオロカーボン（C F 4）です。IUPAC名が示すように、テトラフルオロメタンは炭化水素メタンのパーフルオロ化対応物です。ハロアルカンまたはハロメタンとしても分類されます。テトラフルオロメタンは有用な冷媒ですが、強力な温室効果ガスでもあります。[4]炭素-フッ素結合の性質により、非常に高い結合強度を持っています。
ボンディング
複数の炭素–フッ素結合とフッ素の高い電気陰性度のため、テトラフルオロメタンの炭素は大きな正の部分電荷を持ち、それがイオン性を追加することで4つの炭素–フッ素結合を強化および短縮します。炭素–フッ素結合は、有機化学で最も強い単結合です。[5]さらに、同じ炭素に炭素–フッ素結合が追加されるほど、結合は強くなります。フルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、およびテトラフルオロメタン分子で表される1炭素有機フッ素化合物では、テトラフルオロメタンが炭素–フッ素結合が最も強くなります。[6]この効果は、炭素が0.76の正の部分電荷を持つため、フッ素原子と炭素間のクーロン引力が増加するためです。[6]
準備
テトラフルオロメタンは、炭素自体を含むあらゆる炭素化合物をフッ素雰囲気中で燃焼させたときに生成される生成物である。炭化水素の場合、フッ化水素が副産物として生成される。これが初めて報告されたのは1926年である。[7]また、二酸化炭素、一酸化炭素、またはホスゲンを四フッ化硫黄でフッ素化することによっても製造できる。商業的には、フッ化水素とジクロロジフルオロメタンまたはクロロトリフルオロメタンとの反応によって製造される。また、炭素電極を使用した 金属フッ化物MF、MF 2の電気分解中にも生成される。
フッ素は無数の前駆体とフッ素から作ることができるが、フッ素単体は高価で取り扱いが難しい。そのため、CF
4工業規模ではフッ化水素を用いて製造される：[4]
- CCl 2 F 2 + 2 HF → CF 4 + 2 HCl
実験室合成
テトラフルオロメタンと四フッ化ケイ素は、炭化ケイ素とフッ素の反応によって実験室で製造できます。
- SiC + 4 F 2 → CF 4 + SiF 4
反応
テトラフルオロメタンは、他のフルオロカーボンと同様に、炭素-フッ素結合の強さにより非常に安定しています。テトラフルオロメタンの結合エネルギーは515 kJ⋅mol −1です。そのため、酸や水酸化物に対して不活性です。しかし、アルカリ金属とは爆発的に反応します。CF 4の熱分解または燃焼により有毒ガス (フッ化カルボニルと一酸化炭素) が発生し、水が存在するとフッ化水素も生成されます。
水にはほとんど溶けません（約20 mg⋅L −1）が、有機溶媒とは混和します。
用途
テトラフルオロメタンは低温冷媒（R-14）として使用されることもあります。電子機器の 微細加工では、単独で、または酸素と組み合わせてシリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素のプラズマエッチング剤として使用されます。[8]また、中性子検出器にも使用されます。[9]
環境への影響
テトラフルオロメタンは、温室効果に寄与する強力な温室効果ガスです。非常に安定しており、大気寿命は5万年、温室効果係数はCO2の6,500倍と高いです。[10]
テトラフルオロメタンは大気中に最も多く存在するパーフルオロカーボンで、大気圏ではPFC-14として指定されている。その大気中濃度は増加している。 [11] 2019年現在、人工ガスであるCFC-11とCFC-12は、 PFC-14よりも強い放射強制力を及ぼし続けている。 [12]
テトラフルオロメタンは構造的にはクロロフルオロカーボン（CFC）に似ていますが、炭素とフッ素の結合が炭素と塩素の結合よりもはるかに強いため、オゾン層を破壊しません[13] 。 [14]
ヘキサフルオロエタンのほか、テトラフルオロメタンの主な産業排出物は、ホール・エルー法によるアルミニウム生産時に生成される。CF4は、ハロカーボンなどのより複雑な化合物の分解生成物としても生成される。[15]
健康リスク
テトラフルオロメタンは密度が高いため、空気と置き換わる可能性があり、換気が不十分な場所では窒息の危険があります。それ以外では、安定しているため通常は無害です。
参照
参考文献
- ^ Lide, David R.; Kehiaian, Henry V. (1994). CRC 熱物理および熱化学データハンドブック(PDF) . CRC プレス. p. 31.
- ^ Abjean, R.; A. Bideau-Mehu; Y. Guern (1990 年 7 月 15 日). 「300 ～ 140 nm の波長範囲における四フッ化炭素 (CF4) の屈折率」.核物理学研究における計測機器と方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 292 (3): 593–594. Bibcode :1990NIMPA.292..593A. doi :10.1016/0168-9002(90)90178-9.
- ^ Kestin, J.; Ro, ST; Wakeham, WA (1971). 「25°C における 12 種類のガスの粘度の基準値」.ファラデー協会紀要. 67 : 2308–2313. doi :10.1039/TF9716702308.
- ^ ab ジーゲムント、ギュンター;シュヴェルトフェーガー、ヴェルナー。ファイリング、アンドリュー。賢いよ、ブルース。ベーア、フレッド。フォーゲル、ハーワード。マキューシック、ブレイン (2002)。 「フッ素化合物、有機」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a11_349。ISBN 978-3527306732。
- ^ O'Hagan D (2008年2月). 「有機フッ素化学とカチオンを理解する。C–F結合入門」.化学協会レビュー. 37 (2): 308–19. doi :10.1039/b711844a. PMID 18197347.
- ^ ab Lemal, DM (2004). 「フルオロカーボン化学の展望」J. Org. Chem. 69 (1): 1–11. doi :10.1021/jo0302556. PMID 14703372.
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ K. Williams、K. Gupta、M. Wasilik。マイクロマシン処理のエッチング速度 - パート II、 J. Microelectromech. Syst.、vol. 12、pp. 761–777、2003 年 12 月。
- ^ Moon, Myung-Kook; Nam, Uk-Won; Lee, Chang-Hee; Em, VT; Choi, Young-Hyun; Cheon, Jong-Kyu; Kong, Kyung-Nam (2005). 「ビームプロファイル測定のための低効率2次元位置敏感中性子検出器」。核物理学研究における計測機器および方法セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器。538 （1–3）：592–596。Bibcode ：2005NIMPA.538..592M。doi ：10.1016/j.nima.2004.09.020 。
- ^ Artaxo, Paulo; Berntsen, Terje; Betts, Richard; Fahey, David W.; Haywood, James; Lean, Judith ; Lowe, David C.; Myhre, Gunnar; Nganga, John; Prinn, Ronald; Raga, Graciela; Schulz, Michael; van Dorland, Robert (2018年2月)。「大気の成分と放射強制力の変化」(PDF)。気候変動に関する政府間パネル。212ページ。 2021年3月17日閲覧。
- ^ 「気候変動指標 - 大気中の温室効果ガスの濃度 - 図4」。米国環境保護庁。2016年6月27日。 2020年9月26日閲覧。
- ^ Butler J. および Montzka S. (2020)。「NOAA 年間温室効果ガス指数 (AGGI)」。NOAA地球モニタリング研究所/地球システム研究研究所。
- ^ Cicerone, Ralph J. (1979-10-05). 「大気中の四フッ化炭素: ほぼ不活性なガス」(PDF) . Science . 206 (4414): 59–61. Bibcode :1979Sci...206...59C. doi :10.1126/science.206.4414.59. ISSN 0036-8075. PMID 17812452. S2CID 34911990.
- ^ 「結合エネルギー」www2.chemistry.msu.edu . 2023年1月15日閲覧。
- ^ Jubb, Aaron M.; McGillen, Max R.; Portmann, Robert W.; Daniel, John S.; Burkholder, James B. (2015). 「持続性温室効果ガス CF4 の大気中の光化学発生源」. Geophysical Research Letters . 42 (21): 9505–9511. Bibcode :2015GeoRL..42.9505J. doi : 10.1002/2015GL066193 . ISSN 0094-8276.
外部リンク
- 国際化学物質安全性カード 0575
- 国家汚染物質目録 – フッ化物および化合物に関するファクトシート
- エア・リキードのデータ（2011年7月21日アーカイブ、Wayback Machine）
- エア・リキードの蒸気圧グラフ
- オックスフォード大学のMSDS
- 一次アルミニウム生産からのテトラフルオロメタンおよびヘキサフルオロエタンの測定プロトコル
- 化学的および物理的性質表
- CF4のWebBookページ