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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に分類することもできます。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 ]大気中の濃度は低いものの、大気中に50,000年間残留するため、地球温暖化係数が非常に高くなっています。[ 5 ]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。
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、追加のイオン性を与えることで4つの炭素-フッ素結合を強化して短くします。炭素-フッ素結合は有機化学で最も強い単結合です。[ 6 ]さらに、同じ炭素原子に炭素-フッ素結合が増えるほど、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、テトラフルオロメタンの分子で表される1炭素有機フッ素化合物では、炭素-フッ素結合はテトラフルオロメタンで最も強くなります。[ 7 ]この効果は、炭素が0.76の正の部分電荷を持つため、フッ素原子と炭素の間のクーロン引力が増加するためです。 [ 7 ]
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がフッ素雰囲気中で燃焼したときに生成される物質です。炭化水素の場合、フッ化水素が副生成物となります。1926年に初めて報告されました。[ 8 ]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ます。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ます。また、炭素電極を使用して金属フッ化物MF、MF2を電気分解することによっても生成されます。
CFは無数の前駆体とフッ素から製造できるが、元素フッ素は高価で取り扱いが難しい。したがって、CFは4はフッ化水素を用いて工業規模で製造される： [ 4 ]
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合成することができる。
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は不活性です。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発生します。
水への溶解度はごくわずか（約20 mg⋅L −1）ですが、有機溶媒への溶解度は非常に高いです。液化すると、有機溶媒と完全に混和します。
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があります。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。[ 9 ]また、中性子検出器にも使用されます。[ 10 ]
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ガスです。非常に安定しており、大気中での寿命は5万年で、温室効果による温暖化係数はCO2の6,500倍と非常に高いです。[ 11 ]
テトラフルオロメタンは、大気中で最も豊富なパーフルオロカーボンであり、PFC-14 と呼ばれています。大気中の濃度は増加しており、 [ 12 ]蛍石の放射性酸化と有機分子との反応によって生成された産業革命以前の濃度は40 ppt 未満でした。[ 13 ] [ a ] 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に寄与し続けています。[ 14 ]
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）に似ているが、炭素-フッ素結合は炭素-塩素結合よりもはるかに強いため、オゾン層を破壊しない[ 15 ] 。 [ 16 ]
ヘキサフルオロエタン以外のテトラフルオロメタンの主な工業排出物は、ホール・エルー法を用いたアルミニウム製造時に発生する。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。[ 17 ]
テトラフルオロメタンは密度が高いため、空気を押し出し、換気の不十分な場所では窒息の危険性があります。しかし、安定性が高いため、通常は無害です。