テトラフルオロエチレンまたは C2F4 は、テフロンなどのフッ素ポリマーの製造に使用される無色無臭のガスです。冷媒や推進剤の製造にも使用されます。
| IUPACの名称 | 四フッ化エチレン |
| 分子式 | C2F4 |
| CAS番号 | 116-14-3 |
| 同義語 | TFE、パーフルオロエチレン、エテン、テトラフルオロ、F4E、フロン1113、ハロカーボン1113 |
| インチチ | InChI=1S/C2F4/c3-1(4)2(5)6 |
ルイス構造 C2F4
TFE または C2F4 としても知られるテトラフルオロエチレンのルイス構造は、互いに二重結合した 2 つの炭素原子で表され、各炭素原子は 2 つのフッ素原子に結合します。ルイス構造は、分子内の価電子の配置を示し、分子の結合と形状に関する情報を提供します。 TFE の非極性の性質は、電荷分離や正味双極子モーメントを示さないルイス構造からも明らかです。
テトラフルオロエチレンのモル質量
TFE または C2F4 とも呼ばれるテトラフルオロエチレンのモル質量は 100.02 g/mol です。この値は、分子内に存在するすべての元素 (2 つの炭素原子と 4 つのフッ素原子) の原子量を加算することによって計算されます。モル質量は、特定の体積または質量内に存在する物質の量を決定する際の重要なパラメーターであり、化学量論的計算にも使用されます。
テトラフルオロエチレンの沸点
テトラフルオロエチレンの沸点は、標準圧力で -76.3°C (-105.34°F) です。これは非常に揮発性のガスであり、室温および大気圧で急速に蒸発する可能性があります。 TFE は沸点が低いため、冷凍システムやエアロゾルの噴射剤など、さまざまな産業用途に最適です。
テトラフルオロエチレンの融点
テトラフルオロエチレンは、液相を経ずに固体から気体に直接相転移するため、明確な融点がありません。ただし、固体の TFE は、高圧条件下では -76.3℃ 未満の温度でも存在できます。固体の TFE も非常に不安定で反応性が高く、自然に重合または分解する可能性があります。
テトラフルオロエチレンの密度 g/ml
標準温度常圧 (STP) におけるテトラフルオロエチレンの密度は 1.47 g/L です。ただし、TFE は気体であるため、その密度は温度と圧力の変化によって大きく変化する可能性があります。室温および大気圧では、TFE の密度は約 3.21 g/L です。
テトラフルオロエチレンの分子量
C2F4 の分子量は 100.02 g/mol です。この値は、分子内に存在するすべての原子の原子量を加算することによって計算されます。 TFE は比較的分子量が低いため、揮発性が高く沸点が低くなります。
C2F4構造
C2F4 は、2 つの炭素原子が相互に二重結合し、それぞれが 2 つのフッ素原子と結合した直鎖状の構造をしています。この分子は対称性が高く、正味の双極子モーメントがないため、無極性になります。 TFE の直線状の形状も、その高い反応性とポリマー鎖を形成する能力に貢献しています。
フォーミュラ C2F4
C2F4 の化学式は C2F4 で、分子に 2 つの炭素原子と 4 つのフッ素原子が含まれていることを示します。この式は、分子内に存在する原子の種類と数に関する情報を提供し、その化学的挙動や反応を予測するのに役立ちます。
| 外観 | 無色の気体 |
| 比重 | STPで1.47 g/L |
| 色 | 無色 |
| 匂い | 無臭 |
| モル質量 | 100.02 g/モル |
| 密度 | 室温および大気圧で 3.21 g/L |
| 融合点 | 明確な融点を持たない |
| 沸点 | 標準気圧で -76.3°C (-105.34°F) |
| フラッシュドット | TFEは気体であるため適用外 |
| 水への溶解度 | 不溶性 |
| 溶解性 | アセトンやクロロホルムなどの一部の有機溶媒に可溶 |
| 蒸気圧 | 209.7 kPa（20℃） |
| 蒸気密度 | 2.95 (空気 = 1) |
| pKa | TFE は酸でも塩基でもないため、該当せず |
| pH | TFE は酸でも塩基でもないため、該当せず |
テトラフルオロエチレンの安全性と危険性
テトラフルオロエチレンは、適切に取り扱わないと、いくつかの安全性と健康上のリスクを引き起こす可能性があります。高濃度の TFE にさらされると、目、皮膚、気道に炎症を引き起こす可能性があります。長期間暴露すると、肺水腫や肺炎などの肺損傷を引き起こす可能性もあります。 TFE は可燃性ガスでもあり、空気と爆発性混合物を形成する可能性があります。したがって、火災や爆発の危険を避けるために、専用の容器で保管および輸送する必要があります。 TFE を取り扱うときは、暴露を防ぎ、健康への悪影響のリスクを最小限に抑えるために、呼吸保護具を含む適切な保護具を使用することが重要です。
| ハザードシンボル | F+ (高可燃性) |
| セキュリティの説明 | 引火性の高いガス。重度の眼刺激を引き起こします。呼吸器への刺激を引き起こす可能性があります。 |
| 国連識別番号 | UN1080 |
| HSコード | 2903.39 |
| 危険等級 | 2.1 (可燃性ガス) |
| 梱包グループ | TFEは気体であるため適用外 |
| 毒性 | TFE の急性毒性は低いですが、長期にわたる曝露は肺損傷やその他の健康への悪影響を引き起こす可能性があります。 TFE は潜在的なヒト発がん物質とも考えられています。 |
テトラフルオロエチレンの合成方法
テトラフルオロエチレン (TFE) は、さまざまなフルオロカーボン化合物の熱分解や触媒分解など、いくつかの方法で合成できます。
TFE を合成する一般的な方法は、適切な開始剤の存在下、高温でクロロジフルオロメタン (CCl2F2) を熱分解することです。このプロセスでは、CCl2F2 内の炭素と塩素の結合を切断してラジカルを形成し、その後他の分子と反応して TFE を生成します。
別の方法は、ヘキサフルオロプロペン (HFP) やオクタフルオロシクロブタン (OFCB) などのフルオロカーボン化合物を、塩化アルミニウムや五フッ化アンチモンなどの適切な触媒を用いて高温で接触分解する方法です。この方法では、TFE とその他のフルオロカーボン副生成物の混合物が生成され、その後分離および精製されます。
さらに、TFE は、電解質の存在下で水素とフッ素ガスの混合物を金属アノード上に通過させるプロセスである電気化学的フッ素化によって合成できます。この方法では、TFE とその他のフッ素化化合物の混合物が生成され、その後分離および精製されます。
全体として、TFE の合成には、関与する化学物質の反応性が高く危険な性質があるため、特殊な装置と専門知識が必要です。したがって、TFE を合成する際には、適切な安全プロトコルと規制に従うことが重要です。
四フッ化エチレンの用途
テトラフルオロエチレン (TFE) は、いくつかの産業および商業用途に使用できる多用途の化学物質です。
- TFE の主な用途の 1 つは、一般にテフロンとして知られる非粘着性の耐熱性ポリマーであるポリテトラフルオロエチレン (PTFE) を製造するためのモノマーとしてです。
- TFE は、過フッ素化カルボン酸やペルフルオロアルキルスルホン酸塩などの他のフッ素化化合物を製造するための原料として機能し、エレクトロニクス、繊維、その他の産業で用途があります。
- TFE は、ポリフッ化ビニリデン (PVDF) などのフッ素ポリマーの製造において重要な役割を果たします。PVDF は、その高い耐薬品性と耐久性により、コーティング、パイプ、ワイヤーに広く使用されています。
- メーカーは、空調および冷凍システム、および発泡断熱材の製造において冷媒として TFE を使用しています。
- 製薬業界では、エアゾール製剤の溶媒および噴射剤として TFE が使用されています。
- TFE には、調理器具のコーティング、電気絶縁、高性能ガスケットなど、多くの用途があります。
全体として、TFE の多用途性と独特の特性により、TFE は幅広い産業および商業用途において価値のある化学物質となっています。ただし、健康への悪影響や環境へのダメージのリスクを最小限に抑えるために、TFE を取り扱う際は適切な安全プロトコルと規制に従うことが重要です。
質問:
テトラフルオロエチレン c2f4 の c2 と f の間のシグマ結合を構成する原子軌道または混成軌道は何ですか?
テトラフルオロエチレン (C2F4) の C2 と F の間のシグマ結合は、混成軌道の重なりによって形成されます。 C2F4 では、各炭素原子は sp2 混成されています。これは、その 3 つの原子軌道 (1 つの 2s 軌道と 2 つの 2p 軌道) が結合して、三方晶系の平面形状に配置された 3 つの sp2 混成軌道を形成することを意味します。各炭素原子は、sp2 軌道の平面に垂直な、混成していない 2p 軌道も持っています。
フッ素原子は、隣接する炭素原子の非混成 2p 軌道と重なってシグマ結合を形成する単一占有 2p 軌道を持っています。このオーバーラップは 2 つの原子間で端から端まで起こり、分子内に原子が直線状に配置されます。シグマ結合の電子は主に 2 つの原子核の間の領域に位置し、炭素原子とフッ素原子の間に強力な共有結合を形成します。
テフロンは重合したテトラフルオロエチレンから製造されますか?
はい、テフロンはテトラフルオロエチレン (TFE) の重合によって製造されます。 TFE は無色無臭のガスで、触媒の存在下で重合して、一般にテフロンとして知られるポリテトラフルオロエチレン (PTFE) を形成します。
重合プロセスでは、過硫酸アンモニウムやアゾビスイソブチロニトリル (AIBN) などのフリーラジカル開始剤を使用して反応を開始します。これにより、PTFE に重合される TFE モノマーの連鎖反応を開始するフリーラジカルが生成されます。