Rafał Jurko, Analityka chemiczna

5.Związki węgla z fluorowcami.

Znanych jest wiele związków węgla z fluorem, zaliczanych do „związków organicznych” i mających wielkie znaczenie praktyczne; można tu wymienić na przykład fluoropolimery i fluorochlorowęglowodory. Przykłady „nieorganicznych fluorków węgla” to CF₄.

Węgiel tworzy z wszystkimi fluorowcami związki typu CX₄, które mogą być uważane za pochodne halogenkowe metanu.

Czterofluorek węgla, CF₄ stanowiący produkt końcowy fluorowania węgla lub zawierających węgiel substancji jest łatwo lotnym, bardzo trwałym związkiem (temp. topn. -185^oC , temp. wrz. -128^oC). Powstaje np. w wyniku fluorowania węglika krzemu, przy czym utworzony jednocześnie SiF₄ można łatwo usunąć przez wymycie ługiem sodowym. CF₄ nie jest przy tym aktywny, natomiast SiF₄ ulega natychmiast hydrolizie. Jest to związane z faktem, że CF₄ jest koordynacyjnie wysycony, natomiast krzem w SIF₄ dysponuje orbitalami 3d, co umożliwia przyłączenie jonów OH i hydrolizę. CF₄ jest bezbarwnym gazem, bardzo odpornym na działanie podwyższonej temperatury, a zarazem na działanie czynników chemicznych.

Fluorek czterowęgla, (C_xF)_n (x=3,6-4), powstaje jako czarna substancja w wyniku reakcji grafitu z fluorem i HF w temperaturze pokojowej. Jest bardzo trwały chemicznie, wykazuje jednak mniejszą trwałość termiczna niż (CF_x)_n; zaczyna rozkładać się w temp. Ok. 100^oC. W strukturze tego związku występują płaskie warstwy C, w których jeden atom F związany jest kowalencyjnie z co czwartym atomem C.

Difluorocarben, CF₂, można otrzymać przez termiczny rozkład pochodnych trifluorometylowych:

(CF₃)₃PF₂→(CH₃)₂PF₃ + CF₂

Jako monomer CF2 jest trwały jedynie w wysokiej temperaturze, a w nieobecności innych partnerów dimeryzuje lub polimeryzuje bardzo szybko; jest bardzo reaktywny, pojawia się w reakcja tylko jako produkt pośredni i wchodzi w reakcję insercji i addycji. Z jodem powstaje CF₂I₂ i ICF₂CF₂I, z HCl tworzy się CClF₂H a z O₂ - COF₂.

Czterochlorek węgla. CCl₄, otrzymuje się wprowadzając chlor do dwusiarczku węgla w obecności jodu lub chlorku manganu (II) jako katalizatorów:

CS₂ + 3Cl₂→CCl₄ + S₂Cl₂

W obecności FeS dwuchlorek dwusiarczku reaguje dalej z nadmiarem CS₂, przy czym tworzą się nowe porcje CCl₄:

2S₂Cl₂ + CS₂→CCl₄ + 6S

W przemyśle otrzymuję także przez chlorowanie metanu:

CH₄ + 4Cl₂ →CCl₄ + 4HCl

Czterochlorek węgla jest bezbarwną cieczą o charakterystycznym odurzającym zapachu, o znacznej gęstości (1,593 g/cm³), wrząca w temperaturze 349.9K, trudno rozpuszczalna w wodzie. W temp. pokojowej nie reaguje z kwasami ani z zasadami, nie ulega także hydrolizie. Znajduje zastosowanie jako rozpuszczalnik tłuszczów, żywic, i wielu innych substancji organicznych. Używa się go także do wypełniania gaśnic przeciwpożarowych.

Chloroform, CHCl₃, (temp. topn. -63,6^oC; temp. wrz. 62,2^oC) był dawniej najczęściej używanym środkiem do narkozy, obecnie jest stosowany tylko jako rozpuszczalnik. Otrzymuje się go przez działanie wapnia chlorowanego na etanol.

Spośród trzech istniejących mieszanin halogenków węgla, zawierających w cząsteczce fluor i chlor, najważniejszy jest dichlorodifluorometan, CCl₂F₂(froen) używany w technice chłodniczej.

Obok łańcuchowych fluorków węgla o wzorze ogólnym C_nF2_n+2 (n=2-7), stanowiących fluorowęglowę odpowiedniki węglowodorów nasyconych i odznaczających się znaczną biernością chemiczną, znane są także fluorki łańcuchowe zawierające wiązania podwójne. Najważniejszy spośród tych ostatnich jest tetrafluoroetylen C₂F₄, który pod zwiększonym
ciśnieniem ulega polimeryzacji z utworzeniem bezbarwnej stałej masy zawierającej długie łańcuchy :

Tak otrzymany poli(tetrafluoroetylen) odznacza się dużą odpornością na działanie czynników chemicznych (F₂, HCl, HF wrzący HNO₃ itd.) i stosowany jako bardzo cenne tworzywo syntetyczne znane pod nazwą teflon.

Bibliografia:

• „Podstawy chemii nieorganicznej” Adam Bielański, wyd. PWN (str. 703)

• „Chemia nieorganiczna, część I” Lothar Kolditz wyd. PWN (str. 400-401)

---