رابع فلوريد الكربون

رباعي فلورو الميثان ، المعروف أيضًا باسم رابع فلوريد الكربون أو R-14، هو أبسط مركبات الكربون المشبعة بالفلور ( CF4 ). وكما يشير اسمه وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC)، فإن رباعي فلورو الميثان هو النظير المشبع بالفلور لغاز الميثان _. ويمكن تصنيفه أيضًا ضمن الهالو ألكانات أو الهالوميثانات . يُعد رباعي فلورو الميثان مادة تبريد مفيدة ، ولكنه أيضًا غاز دفيئة قوي . ^{[ 4 ]} على الرغم من أن تركيزه في الغلاف الجوي منخفض، إلا أنه يبقى فيه لمدة 50,000 عام، مما يجعله ذا قدرة عالية جدًا على إحداث الاحتباس الحراري . ^{[ 5 ]} يتميز بقوة رابطة عالية جدًا نظرًا لطبيعة الرابطة بين الكربون والفلور .

بسبب الروابط المتعددة بين الكربون والفلور، والكهرسلبية العالية للفلور ، يحمل الكربون في رباعي فلورو الميثان شحنة جزئية موجبة كبيرة ، مما يُقوّي ويُقصّر الروابط الأربعة بين الكربون والفلور، مُضيفًا إليها طابعًا أيونيًا إضافيًا . تُعدّ روابط الكربون-الفلور أقوى الروابط الأحادية في الكيمياء العضوية . ^{[ 6 ]} كما تزداد قوتها مع ازدياد عدد روابط الكربون-الفلور المُضافة إلى ذرة الكربون نفسها. في مركبات الفلور العضوية أحادية الكربون، والمُمثلة بجزيئات فلوروميثان ، وثنائي فلورو الميثان ، وثلاثي فلورو الميثان ، ورباعي فلورو الميثان، تكون روابط الكربون-الفلور أقوى ما يكون في رباعي فلورو الميثان. ^{[ 7 ]} ويعود هذا التأثير إلى زيادة قوى التجاذب الكولومبية بين ذرات الفلور والكربون، نظرًا لأن الكربون يحمل شحنة جزئية موجبة مقدارها 0.76. ^{[ 7 ]}

ينتج رباعي فلورو الميثان عند احتراق أي مركب كربوني، بما في ذلك الكربون نفسه، في جو من الفلور. وينتج فلوريد الهيدروجين كمنتج ثانوي عند احتراق الهيدروكربونات. وقد تم الإبلاغ عنه لأول مرة عام 1926. ^{[ 8 ]} ويمكن تحضيره أيضًا عن طريق فلورة ثاني أكسيد الكربون أو أول أكسيد الكربون أو الفوسجين باستخدام رباعي فلوريد الكبريت . ويُصنع تجاريًا من خلال تفاعل فلوريد الهيدروجين مع ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان أو كلورو ثلاثي فلورو الميثان ؛ كما يُنتج أيضًا أثناء التحليل الكهربائي لفلوريدات المعادن MF وMF₂ _{باستخدام} قطب كربوني.

على الرغم من إمكانية تصنيعه من عدد لا يحصى من المواد الأولية والفلور، إلا أن الفلور العنصري باهظ الثمن ويصعب التعامل معه. ونتيجة لذلك، فإن CF_{يتم تحضير المركب 4} على نطاق صناعي باستخدامفلوريد الهيدروجين: ^{[ 4 ]}

CCl₂F₂ ₊ 2HF → _CF₄ + _2HCl

يُعدّ رباعي فلورو الميثان، كغيره من مركبات الفلوروكربون، مستقرًا للغاية نظرًا لقوة روابطه بين الكربون والفلور. تبلغ طاقة الرابطة في رباعي فلورو الميثان 515 كيلوجول/مول ^. ونتيجةً لذلك، فهو خامل تجاه الأحماض والهيدروكسيدات. مع ذلك، يتفاعل بشكل انفجاري مع الفلزات القلوية . ينتج عن التحلل الحراري أو احتراق رباعي فلورو الميثان _غازات سامة ( فلوريد الكربونيل وأول أكسيد الكربون )، كما ينتج عنه أيضًا فلوريد الهيدروجين في وجود الماء .

تذوب هذه المادة بشكل طفيف جدًا في الماء (حوالي 20  ملغم/ ^لتر )، ولكنها تذوب بشكل كبير في المذيبات العضوية. وعند تسييلها، تمتزج تمامًا بالمذيبات العضوية.

يُستخدم رباعي فلورو الميثان أحيانًا كمبرد منخفض الحرارة (R-14). ويُستخدم في تصنيع الإلكترونيات الدقيقة بمفرده أو مع الأكسجين كعامل حفر بالبلازما للسيليكون وثاني ^أكسيد السيليكون ونيتريد السيليكون . ^{[ 9 ]} كما يُستخدم في كواشف النيوترونات. [ ^{10 ]}

يُعدّ رباعي فلورو الميثان غازًا دفيئًا قويًا يُساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري . وهو غاز مستقر للغاية، ويبلغ عمره في الغلاف الجوي 50,000 عام، وله قدرة عالية على إحداث الاحتباس الحراري تفوق قدرة _ثاني أكسيد الكربون بـ 6,500 مرة . ^{[ 11 ]}

يُعدّ رباعي فلورو الميثان أكثر مركبات الكربون المشبعة بالفلور وفرةً في الغلاف الجوي، ويُعرف هناك باسم PFC-14. ويتزايد تركيزه في الغلاف الجوي: ^{[ 12 ]} بينما كان تركيزه قبل الثورة الصناعية، الناتج عن الأكسدة الإشعاعية للفلوريت وتفاعله مع الجزيئات العضوية، أقل من 40 جزءًا في التريليون. ^{[ 13 ] [ أ ]} وحتى عام 2019، لا تزال غازات CFC-11 و CFC-12 المصنّعة تُساهم في تأثير إشعاعي أقوى من PFC-14. ^{[ 14 ]}

على الرغم من تشابهه البنيوي مع مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، فإن رباعي فلورو الميثان لا يستنزف طبقة الأوزون ^{[ 15 ]} لأن الرابطة بين الكربون والفلور أقوى بكثير من الرابطة بين الكربون والكلور. ^{[ 16 ]}

تُنتج الانبعاثات الصناعية الرئيسية لرباعي فلورو الميثان، إلى جانب سداسي فلورو الإيثان، أثناء إنتاج الألومنيوم باستخدام عملية هول-هيرولت . كما يُنتج رباعي فلوريد الكربون (CF4 ₎ أيضًا كناتج لتحلل مركبات أكثر تعقيدًا مثل الهالوكربونات . ^{[ 17 ]}

بسبب كثافته، يمكن لغاز رباعي فلورو الميثان أن يزيح الهواء، مما يُشكل خطر الاختناق في المناطق سيئة التهوية. وإلا، فهو عادةً غير ضار نظراً لثباته.

• ثلاثي فلورو الميثان
• سداسي فلورو الإيثان
• أوكتافلوروبروبان

• بطاقة السلامة الكيميائية الدولية 0575
• قائمة الملوثات الوطنية - صحيفة حقائق عن الفلورايد ومركباته
• بيانات من شركة إير ليكيد، مؤرشفة بتاريخ 21 يوليو 2011 على موقع Wayback Machine
• رسم بياني لضغط البخار في شركة إير ليكيد
• بيانات سلامة المواد في جامعة أكسفورد
• بروتوكول قياس رباعي فلورو الميثان وسداسي فلورو الإيثان الناتج عن إنتاج الألومنيوم الأولي
• جدول الخصائص الكيميائية والفيزيائية
• صفحة الكتاب الإلكتروني لـ CF4