Тетрафторэтилен

Тетрафторэтилен — тяжёлый газ (почти в 3,5 раза тяжелее воздуха), без цвета и запаха.

Молекула тетрафторэтилена плоская, межъядерное расстояние C—C — 1,33±0,06 Å, межъядерное расстояние C−F — 1,30±0,02 Å, угол между связями F—C—F — 114±3°^[9].

Тетрафторэтилен является мономером многих полимеров (пластмасс), легко полимеризуется и сополимеризуется практически со всеми мономерами: этиленом, пропиленом, фтористым винилиденом, трифторхлорэтиленом и другими, образуя фторопласты часто с уникальными свойствами^[10].

В лабораторных условиях тетрафторэтилен получают дебромированием 1,2-дибромтетрафторэтана цинком^[10]:

${\displaystyle {{\ce {CF2BrCF2Br + Zn -> CF2CF2 + ZnBr2}}}}$,

или деполимеризацией политетрафторэтилена в техническом вакууме:

${\displaystyle {{\ce {[-CF2-CF2-]}}}_{n}{\xrightarrow {600-700\ ^{\circ }{\text{C}},\ 130-700\ {\text{Па}}}}n~{{\ce {CF2=CF2}}}}$.

В промышленности тетрафторэтилен получают пиролизом хлордифторметана (хладона-22) (при 550—750 °С)^[10][11]:

${\displaystyle {{\ce {2 CF2HCl -> CF2CF2 + 2 HCl}}}}$.

Считается, что процесс пиролиза протекает через образование промежуточного дифторкарбена^[12]:

${\displaystyle {{\ce {CF2HCl <=> :CF2 + HCl}}}}$,

${\displaystyle {{\ce {CF2HCl <=> CF2: + HCl}}}}$.

Процесс пиролиза сопровождается образованием большого числа побочных продуктов: гексафторпропилена, октафторциклобутана и многих других.

Стандартная энтальпия образования ${\displaystyle \Delta H_{298}^{0}}$ = −659,5 кДж/моль.

Теплота плавления 7,714 кДж/моль.

Класс опасности 4.

Тетрафторэтилен — горючий газ. Температура самовоспламенения 190 °C.

Чистый тетрафторэтилен — взрывоопасный газ при давлении выше 0,25 МПа. При этом происходит взрывная полимеризация:

${\displaystyle {{\ce {CF2CF2 -> C + CF4}}}+Q,\quad Q=71\ {\text{ккал/моль}}.}$

Инициаторы взрыва: кислород, пероксидные соединения, оксиды металлов переменной валентности.

Жидкий тетрафторэтилен детонационными свойствами не обладает.

На палладиевом катализаторе тетрафторэтилен присоединяет водород с образованием 1,1,2,2-тетрафторэтана^[11]:

${\displaystyle {{\ce {CF2CF2 + H2 -> CF2HCF2H}}}}$.

При освещении актиничным светом тетрафторэтилен подвергается галогенированию^[10][11], например:

${\displaystyle {{\ce {CF2CF2 + Br2 ->[h\nu] CF2BrCF2Br}}}}$.

В жёстких условиях тетрафторэтилен сгорает в кислороде, образуя тетрафторметан и диоксид углерода^[10]:

${\displaystyle {{\ce {CF2CF2 + O2 -> CF4 + CO2}}}}$.

При повышенной температуре тетрафторэтилен подвергается циклодимеризации с образованием октафторциклобутана^[10]:

${\displaystyle {{\ce {2 CF2=CF2 -> C4F8}}}}$.

Пиролиз тетрафторэтилена сопровождается образованием гексафторпропилена. Считается, что образование гексафторпропилена основано на реакциях дифторкарбена^[10][12]:

${\displaystyle {{\ce {CF2CF2 + CF2{:}<=> CF3-CF=CF2}}}}$.

На реакции пиролиза тетрафторэтилена основано промышленное производство важного фторсодержащего мономера — гексафторпропилена^[10][11][12]

Тетрафторэтилен легко полимеризуется по радикальному механизму в присутствии любых источников радикалов. Полимеризацию осуществляют как суспензионным, так и эмульсионным способом.

Получаемый политетрафторэтилен выпускается в виде различных марок: Ф-4, Ф-4ПН-90; Ф-4ПН-40; Ф-4ПН-20; Ф-4D и т. д.^[13]

Тетрафторэтилен вступает в реакцию радикальной сополимеризации с различными мономерами:

• с этиленом — фторопласт-40 (Ф-40);
• с гексафторпропиленом — фторопласт-4МБ (Ф-4МБ);
• с фтористым винилиденом — фторопласт-42 (Ф-42)^[13].

Тетрафторэтилен — токсичное вещество. Является сосудистым ядом, раздражает слизистые оболочки глаз и органов дыхания, в высоких концентрациях вредно влияет на центральную нервную систему, вызывает отёк лёгких, имеет нефротоксическое действие^[14].

ПДК_р.з = 30 мг/м³; ПДК_м.р. = 6 мг/м³; ПДК_СС = 0,5 мг/м³.

Тетрафторэтилен используется в основном для получения тефлона (фторопласта-4).