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Trichlorfluormethan

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1]
Gefahrensymbol
Achtung
H- und P-Sätze H: Schädigt die öffentliche Gesundheit und die Umwelt durch Ozonabbau in der äußeren Atmosphäre.
P: Informationen zur Wiederverwendung oder Wiederverwertung bei Hersteller oder Lieferant erfragen[1]
MAK
  • DFG: 5700 mg/m3[1]
  • Schweiz: 1000 ml/m3 bzw. 5600 mg/m3[3]
Treibhauspotential 5352 (bezogen auf 100 Jahre)[4]

Trichlorfluormethan ist eine chemische Verbindung der Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die für ihre Verwendung als Kältemittel R-11 oder als Treibgas bekannt ist. Da es wie alle FCKW die Ozonschicht zerstört, wird es mehr und mehr durch umweltfreundlichere Stoffe ersetzt.

Strukturformel
Strukturformel von Trichlorfluormethan
Allgemeines
Name Trichlorfluormethan
Andere Namen
  • Trichlorfluorkohlenstoff
  • Trichlormonofluormethan
  • Fluortrichlormethan
  • Freon 11
  • F11
  • R-11
  • CFC-11
Summenformel CCl3F
Kurzbeschreibung nicht brennbare farblose Flüssigkeit oder Gas mit etherischem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 75-69-4
EG-Nummer 200-892-3
ECHA-InfoCard 100.000.812
PubChem 6389
ChemSpider 6149
Eigenschaften
Molare Masse 137,37 g/mol
Aggregatzustand flüssig[1]
Dichte 1,479 g/cm3 (flüssig)[1]
Schmelzpunkt −111 °C[1]
Siedepunkt 23,6 °C[1]
Dampfdruck
  • 0,886 bar (20 °C)[1]
  • 1,29 bar (30 °C)[1]
  • 2,4 bar (50 °C)[1]
Löslichkeit
  • schlecht in Wasser (1,5 g/l)[1]
  • löslich in den meisten organischen Lösungsmitteln[2]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0 −301,3 kJ/mol[5]

Gewinnung und Darstellung

Trichlorfluormethan kann durch Reaktion von Tetrachlormethan mit Fluorwasserstoff bei 435 °C und 70 atm gewonnen werden, wobei ein Gemisch von Trichlorfluormethan, Tetrachlormethan und Dichlordifluormethan in einem Verhältnis von 77:18:5 entsteht. Die Reaktion kann auch in Gegenwart von Antimon(III)-chlorid oder Antimon(V)-chlorid ausgeführt werden.[6]

{\displaystyle {\ce {CCl4 + HF -> CCl3F + CCl4 + CCl2F2}}}

Trichlorfluormethan entsteht auch als eines der Nebenprodukte bei der Reaktion von Graphit mit Chlor und Fluorwasserstoff bei 500 °C.[6]

Natriumhexafluorosilicat unter Druck bei 270 °C, Titan(IV)-fluorid, Chlortrifluorid, Cobalt(III)-fluorid, Iodpentafluorid und Bromtrifluorid sind ebenfalls als Fluorierungsmittel für Tetrachlormethan geeignet.[6][7]

{\displaystyle {\ce {CCl4 + Na2SiF6 -> CCl3F + CCl2F2 + CCl3F + NaCl + SiF4}}}
{\displaystyle {\ce {CCl4 + BrF3 -> BrF + CCl2F2 + CCl3F}}}

Auch Antimon(III)-fluorid in Gegenwart von Antimon(V)-chlorid ist als Fluorierungsmittel geeignet.[8]

{\displaystyle {\ce {2 CCl4 + SbF3 -> CCl2F2 + CCl3F}}}

Im Labor kann auch die Hunsdiecker-Reaktion zur Synthese von Trichlorfluormethan (in 63 % Ausbeute) aus Silberdichlorfluoracetat und Chlor eingesetzt werden.[6]

{\displaystyle {\ce {Cl2FCCO2Ag + Cl2 -> CCl3F + CO2 + AgCl}}}

Eigenschaften

Bei Kontakt mit Flammen oder heißen Gegenständen zersetzt es sich und bildet dabei sehr toxische und korrosive Dämpfe (Chlor, Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff). Mit Metallen wie Aluminium, Barium, Calcium, Magnesium und Natrium erfolgt eine heftige Reaktion. Beim Erhitzen auf hohe Temperaturen beim Löten, durch Funken oder Zigaretten zerfällt das Gas zu toxischen Verbindungen wie Chlorwasserstoff (HCl) oder Fluorwasserstoff (HF).[9]

Verwendung

Bis in die 1990er-Jahre wurde Trichlorfluormethan als R-11 in Kühlschränken oder als Treibgas, etwa zum Schäumen von Polyurethan, eingesetzt.[8]

Die Verbindung wird auch als Lösungsmittel in vielen Reaktionen und als interner Standard in der 19F-NMR-Spektroskopie verwendet.[2]

Umwelteinfluss

Herstellung und Verwendung vieler halogenierter Kohlenwasserstoffe, die wie Trichlorfluormethan die schützende Ozonschicht der Erdatmosphäre zerstören, wurden über das Montreal-Protokoll ab 1987 verboten. Ab 1. August 1991 traten in Deutschland je nach Einsatzzweck unterschiedliche Herstellungs-, Verwendungs- und Verkehrsverbote sowie diverse Kennzeichnungs-, Instandhaltungs-, Dokumentations- und Rücknahmeverpflichtungen in Kraft; das Inverkehrbringen von R-11 und von Erzeugnissen, die mit R-11 befüllt waren, wurde unzulässig, das Nachfüllen in vorher hergestellte Klimaanlagen und das Inverkehrbringen dazu blieben aber übergangsweise zulässig, so lange keine Ersatzstoffe mit niedrigerem Ozonabbaupotential verfügbar waren.[10] Inzwischen sind Produktion und Verwendung von Trichlorfluormethan, seiner Gemische und Recyclate sowie das Inverkehrbringen von Erzeugnissen, die so etwas enthalten oder zum Betrieb brauchen, durch direkt geltendes EU-Recht verboten.[11]

Trichlorfluormethan hat ein hohes Ozonabbaupotential und zugleich ein 5352-fach höheres Treibhauspotential als Kohlendioxid.[4] In der Londoner Konferenz von 1990 war beschlossen worden, bis zum Jahr 2000 weltweit die Herstellung von Trichlorfluormethan und anderen FCKW einzustellen.

Nach einer 2018 veröffentlichten Studie nahm der Gehalt an Trichlorfluormethan in der Atmosphäre seit dem Jahr 2012 langsamer ab als in den Jahren zuvor, wobei der Gehalt auf der Nordhalbkugel höher war als auf der Südhalbkugel.[12] Gemäß der in London ansässigen gemeinnützigen Environmental Investigation Agency sei dafür die andauernde Verwendung von Trichlorfluormethan (= CFC-11) in China zur Aufschäumung von Polyurethan verantwortlich, das zu Isolierungszwecken verwendet wird. Das seit 2010 auch für China geltende Verbot von Trichlorfluormethan werde von den dortigen Behörden nicht überwacht. Ein chinesischer Verkäufer von CFC-11 schätzte, dass rund 70 % des hergestellten Polyurethans trotz Verbots weiterhin mit Trichlorfluormethan aufgeschäumt wird (Stand 2018).[13] Anfang 2021 wurde aufgezeigt, dass die Emissionen aus China stark zurückgegangen sind.[14]

Einzelnachweise

  1. ↑ Hochspringen nach: a b c d e f g h i j k l Eintrag zu Extern Trichlorfluormethan in der GESTIS-Stoffdatenbank des Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung. (JavaScript erforderlich)
  2. ↑ Hochspringen nach: a b Donald J. Burton, Vinod Jairaj: Trichlorofluoromethane. In: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. Extern DOI:10.1002/047084289X.rn00550.
  3. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Extern Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 75-69-4 bzw. Trichlorfluormethan).
  4. ↑ Hochspringen nach: a b G. Myhre, D. Shindell, F.-M. Bréon, W. Collins, J. Fuglestvedt, J. Huang, D. Koch, J.-F. Lamarque, D. Lee, B. Mendoza, T. Nalajima, A. Robock, G. Stephens, T. Takemura, H. Zhang et al.: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Working Group I contribution to the IPCC Fifth Assessment Report. Hrsg.: Intergovernmental Panel on Climate Change. 2013, Chapter 8: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing, S. 24–39; Table 8.SM.16 ( Extern PDF).
  5. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-19.
  6. ↑ Hochspringen nach: a b c d Alan R. Katritzky, Thomas L. Gilchrist, Otto Meth-Cohn, Charles Wayne Rees: Comprehensive Organic Functional Group Transformations. Elsevier, 1995, ISBN 978-0-08-042704-1, S. 220 ( Extern eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  7. ↑ A. A. Banks, H. J. Emeléus u. a.: 443. The reaction of bromine trifluoride and iodine pentafluoride with carbon tetrachloride, tetrabromide, and tetraiodide and with tetraiodoethylene. In: J. Chem. Soc., 1948, S. 2188, doi: Extern 10.1039/JR9480002188.
  8. ↑ Hochspringen nach: a b Jennifer Orme-Zavaleta, Jan Connery: Drinking Water Health Advisory Volatile Organic Compounds. CRC Press, 1990, ISBN 978-0-87371-436-5, S. 21 ( Extern eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  9. ↑ Datenblatt R-11 (PDF; 71 kB) bei National Refrigerants.
  10. ↑ § 1 Abs. 1 Ziff. 1, § 2 ff. der Verordnung zum Verbot von bestimmten die Ozonschicht abbauenden Halogenkohlenwasserstoffen (FCKW-Halon-Verbots-Verordnung), Übergangsregelung für Kältemittel § 10 Abs. 2; laut bauweise.net: Extern Schwerpunkt Wärmepumpe – Kältemittel Verbot ab 1995
  11. ↑ Artikel 4–6 der Verordnung (EG) Nr. 1005/2009 des Europäischen Rates und des Parlaments vom 16. September 2009 über Stoffe, die zum Abbau der Ozonschicht führen; Listung als darin geregelter Stoff in Anhang I Gruppe I; vorher VO (EG) Nr. 2037/2000. Ein Verstoß gegen die Verbote ist in Deutschland nach 27 Abs. 1 Ziff. 3 Extern ChemG in Verbindung mit Extern § 12 Nr. 4 ChemSanktionsV strafbar
  12. ↑ Extern Someone, somewhere, is making a banned chemical that destroys the ozone layer, scientists suspect. In: Washington Post, 16. Mai 2018.
  13. ↑ Matt McGrath: Extern Ozone hole mystery: China insulating chemical said to be source of rise. In: BBC News. 9. Juli 2018, (englisch).
  14. ↑ Jeff Tollefson: Illegal CFC emissions have stopped since scientists raised alarm. In: Nature. 10. Februar 2021, doi: Extern 10.1038/d41586-021-00360-0.
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Basierend auf einem Artikel in: Extern Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 01.12. 2024