رباعي فلورو إيثيلين أو C2F4 هو غاز عديم اللون والرائحة يستخدم في إنتاج البوليمرات الفلورية مثل التفلون. كما أنها تستخدم في إنتاج المبردات والوقود.
| اسم الأيوباك | رباعي فلورو إيثيلين |
| الصيغة الجزيئية | C2F4 |
| CAS رقم | 116-14-3 |
| المرادفات | TFE، البيرفلوروإيثيلين، الإيثين، رباعي فلورو-، F4E، الفريون 1113، الهالوكربون 1113 |
| إنتشي | إنتشي=1S/C2F4/c3-1(4)2(5)6 |
هيكل لويس C2F4
يمكن تمثيل بنية لويس لرباعي فلورو إيثيلين، المعروف أيضًا باسم TFE أو C2F4، بذرتي كربون مرتبطتين ببعضهما البعض بشكل مزدوج، حيث ترتبط كل ذرة كربون بذرتين من الفلور. يُظهر هيكل لويس ترتيب إلكترونات التكافؤ في الجزيء ويوفر معلومات حول ترابط الجزيء وهندسته. تتجلى الطبيعة غير القطبية لـ TFE أيضًا في بنية لويس الخاصة به، والتي لا تظهر أي فصل للشحنة أو عزم ثنائي القطب الصافي.
الكتلة المولية لرباعي فلورو إيثيلين
الكتلة المولية لرباعي فلورو إيثيلين، والتي تسمى أيضًا TFE أو C2F4، تبلغ 100.02 جم/مول. ويتم حساب هذه القيمة عن طريق جمع الكتل الذرية لجميع العناصر الموجودة في الجزيء، وهي ذرتان كربون وأربع ذرات فلور. الكتلة المولية هي معلمة مهمة في تحديد كمية المادة الموجودة في حجم أو كتلة معينة، وتستخدم أيضًا في الحسابات المتكافئة.
نقطة غليان رباعي فلورو إيثيلين
تبلغ نقطة غليان رباعي فلورو إيثيلين -76.3 درجة مئوية (-105.34 درجة فهرنهايت) عند الضغط القياسي. وهو غاز متطاير للغاية ويمكن أن يتبخر بسرعة عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي. إن نقطة الغليان المنخفضة لـ TFE تجعله مثاليًا لمختلف التطبيقات الصناعية مثل أنظمة التبريد وكمادة دافعة للهباء الجوي.
نقطة انصهار رباعي فلورو إيثيلين
ليس لرباعي فلورو إيثيلين نقطة انصهار مميزة لأنه يمر بمرحلة انتقالية مباشرة من الحالة الصلبة إلى الغازية، متخطيًا الطور السائل. ومع ذلك، يمكن أن يوجد الشكل الصلب من TFE عند درجات حرارة أقل من -76.3 درجة مئوية تحت ظروف الضغط العالي. كما أن الشكل الصلب من TFE غير مستقر للغاية ومتفاعل ويمكن أن يتبلمر أو يتحلل تلقائيًا.
كثافة رباعي فلورو إيثيلين جم/مل
تبلغ كثافة رباعي فلورو إيثيلين عند درجة الحرارة والضغط القياسيين (STP) 1.47 جم/لتر. ومع ذلك، نظرًا لأن TFE غاز، فإن كثافته يمكن أن تختلف بشكل كبير مع التغيرات في درجة الحرارة والضغط. في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي، تبلغ كثافة TFE حوالي 3.21 جم / لتر.
الوزن الجزيئي لرباعي فلورو إيثيلين
الوزن الجزيئي لـ C2F4 هو 100.02 جم/مول. يتم حساب هذه القيمة عن طريق إضافة الأوزان الذرية لجميع الذرات الموجودة في الجزيء. يتمتع TFE بوزن جزيئي منخفض نسبيًا، مما يساهم في تقلبه العالي ونقطة غليانه المنخفضة.
هيكل C2F4
يحتوي C2F4 على بنية خطية، حيث ترتبط ذرتان من ذرات الكربون ببعضهما البعض بشكل مزدوج وكل منها مرتبطة بذرتين من الفلور. الجزيء متماثل للغاية وليس له عزم ثنائي القطب صافي، مما يجعله غير قطبي. تساهم الهندسة الخطية لـ TFE أيضًا في تفاعلها العالي وقدرتها على تكوين سلاسل بوليمر.
الصيغة C2F4
الصيغة الكيميائية لـ C2F4 هي C2F4، مما يشير إلى أن الجزيء يحتوي على ذرتين كربون وأربع ذرات فلور. توفر الصيغة معلومات حول أنواع وأعداد الذرات الموجودة في الجزيء، والتي يمكن أن تكون مفيدة في التنبؤ بسلوكه الكيميائي وتفاعلاته.
| مظهر | غاز عديم اللون |
| جاذبية معينة | 1.47 جم/لتر في حالة STP |
| لون | عديم اللون |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 100.02 جرام/مول |
| كثافة | 3.21 جم/لتر عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي |
| نقطة الانصهار | ليس لديه نقطة انصهار مميزة |
| نقطة الغليان | -76.3 درجة مئوية (-105.34 درجة فهرنهايت) عند الضغط القياسي |
| نقطة فلاش | لا ينطبق لأن TFE عبارة عن غاز |
| الذوبان في الماء | لا يتحلل في الماء |
| الذوبان | قابل للذوبان في بعض المذيبات العضوية مثل الأسيتون والكلوروفورم |
| ضغط البخار | 209.7 كيلو باسكال عند 20 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 2.95 (الهواء = 1) |
| pKa | لا ينطبق، لأن TFE ليس حمضًا ولا قاعدة |
| الرقم الهيدروجيني | لا ينطبق، لأن TFE ليس حمضًا ولا قاعدة |
السلامة ومخاطر رباعي فلورو إيثيلين
يمكن أن يشكل رباعي فلورو إيثيلين العديد من المخاطر المتعلقة بالسلامة والصحة إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح. قد يؤدي التعرض لتركيزات عالية من TFE إلى تهيج العينين والجلد والجهاز التنفسي. التعرض لفترات طويلة يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تلف الرئة، بما في ذلك الوذمة الرئوية والالتهاب الرئوي. TFE هو أيضًا غاز قابل للاشتعال ويمكن أن يشكل مخاليط متفجرة مع الهواء. ولذلك يجب تخزينها ونقلها في حاويات متخصصة لتجنب خطر الحريق أو الانفجار. من المهم استخدام معدات الحماية المناسبة، بما في ذلك حماية الجهاز التنفسي، عند التعامل مع TFE لمنع التعرض وتقليل مخاطر الآثار الصحية الضارة.
| رموز الخطر | F+ (شديد الاشتعال) |
| وصف الأمان | غاز شديد الاشتعال. يسبب تهيج العين خطيرة. قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | UN1080 |
| رمز النظام المنسق | 2903.39 |
| فئة الخطر | 2.1 (غاز قابل للاشتعال) |
| مجموعة التعبئة | لا ينطبق لأن TFE عبارة عن غاز |
| تسمم | يتميز TFE بسمية حادة منخفضة، ولكن التعرض لفترة طويلة يمكن أن يؤدي إلى تلف الرئة وغيرها من الآثار الصحية الضارة. يعتبر TFE أيضًا مادة مسرطنة محتملة للإنسان. |
طرق تخليق رباعي فلورو إيثيلين
يمكن تصنيع رباعي فلورو إيثيلين (TFE) بعدة طرق، بما في ذلك التحلل الحراري والتحفيزي لمركبات الفلوروكربون المختلفة.
الطريقة الشائعة لتصنيع TFE هي التحلل الحراري لكلورو ثنائي فلورو الميثان (CCl2F2) في وجود بادئ مناسب عند درجة حرارة عالية. تتضمن العملية كسر روابط الكربون والكلور في CCl2F2 لتكوين جذري، والذي يتفاعل بعد ذلك مع جزيئات أخرى لإنتاج TFE.
هناك طريقة أخرى وهي التحلل التحفيزي لمركبات الفلوروكربون مثل سداسي فلورو بروبين (HFP) أو ثماني فلورو سيكلوبوتان (OFCB) فوق محفز مناسب، مثل كلوريد الألومنيوم أو خماسي فلوريد الأنتيمون، عند درجة حرارة عالية. تنتج هذه الطريقة خليطًا من TFE ومنتجات ثانوية فلوروكربونية أخرى، والتي يتم بعد ذلك فصلها وتنقيتها.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصنيع TFE عن طريق الفلورة الكهروكيميائية، وهي عملية تنطوي على تمرير خليط من غاز الهيدروجين والفلور فوق أنود معدني في وجود المنحل بالكهرباء. تنتج هذه الطريقة خليطًا من TFE ومركبات مفلورة أخرى، والتي يتم بعد ذلك فصلها وتنقيتها.
بشكل عام، يتطلب تصنيع TFE معدات وخبرة متخصصة بسبب الطبيعة شديدة التفاعل والخطرة للمواد الكيميائية المعنية. ولذلك، من المهم اتباع بروتوكولات ولوائح السلامة المناسبة عند تصنيع TFE.
استخدامات رباعي فلورو إيثيلين
رباعي فلورو إيثيلين (TFE) هو مادة كيميائية متعددة الاستخدامات ولها العديد من التطبيقات الصناعية والتجارية.
- أحد الاستخدامات الرئيسية لـ TFE هو استخدامه كمونومر لإنتاج بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE)، وهو بوليمر غير لاصق ومقاوم للحرارة يُعرف باسم تفلون.
- يعمل TFE كمادة خام لإنتاج مركبات مفلورة أخرى، مثل الأحماض الكربوكسيلية البيرفلورية وسلفونات البيرفلوروألكيل، والتي لها تطبيقات في الإلكترونيات والمنسوجات وغيرها من الصناعات.
- يلعب TFE دورًا حاسمًا في إنتاج البوليمرات الفلورية، مثل فلوريد البولي فينيلدين (PVDF)، والتي تستخدم على نطاق واسع في الطلاءات والأنابيب والأسلاك بسبب مقاومتها الكيميائية العالية ومتانتها.
- يستخدم المصنعون TFE كمبرد في أنظمة تكييف الهواء والتبريد وفي إنتاج المواد العازلة الرغوية.
- تستخدم صناعة المستحضرات الصيدلانية TFE كمذيب ووقود لتركيبات الأيروسول.
- لدى TFE العديد من التطبيقات، بما في ذلك طلاء أواني الطهي، والعزل الكهربائي، والحشيات عالية الأداء.
بشكل عام، فإن تنوع TFE وخصائصه الفريدة تجعله مادة كيميائية قيمة في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والتجارية. ومع ذلك، من المهم اتباع بروتوكولات ولوائح السلامة المناسبة عند التعامل مع TFE لتقليل مخاطر الآثار الصحية الضارة والأضرار البيئية.
أسئلة:
ما المدارات الذرية أو الهجينة التي تشكل رابطة سيجما بين c2 وf في رباعي فلورو إيثيلين، c2f4؟
تتشكل رابطة سيجما بين C2 وF في رباعي فلورو إيثيلين (C2F4) من خلال تداخل المدارات الهجينة. في C2F4، تكون كل ذرة كربون مهجنة sp2، مما يعني أن مداراتها الذرية الثلاثة (مدار 2s واحد ومداران 2p) تتحد لتشكل ثلاثة مدارات مهجنة sp2، مرتبة في هندسة مستوية مثلثية. تحتوي كل ذرة كربون أيضًا على مدار غير مهجن 2p، متعامد مع مستوى المدارات sp2.
تحتوي ذرة الفلور على مدار 2p مشغول منفردًا ويتداخل مع المدار غير المهجن 2p لذرة الكربون المجاورة لتكوين رابطة سيجما. يحدث هذا التداخل من طرف إلى طرف بين الذرتين، مما يؤدي إلى ترتيب خطي للذرات في الجزيء. تقع الإلكترونات الموجودة في رابطة سيجما بشكل أساسي في المنطقة الواقعة بين النواتين، مما يخلق رابطة تساهمية قوية بين ذرات الكربون والفلور.
يتم إنتاج تفلون من رباعي فلورو إيثيلين مبلمر؟
نعم، يتم إنتاج التيفلون عن طريق بلمرة رباعي فلورو إيثيلين (TFE). TFE هو غاز عديم اللون والرائحة يمكن بلمرته في وجود محفز لتكوين بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE)، المعروف باسم تفلون.
تتضمن عملية البلمرة بدء التفاعل باستخدام بادئ جذري حر مثل فوق كبريتات الأمونيوم أو أزوبيسيزوبيوتيرونيتريل (AIBN)، الذي يولد الجذور الحرة التي تبدأ التفاعل المتسلسل لمونومرات TFE المبلمرة في PTFE.