四氟化碳,又称为四氟甲烷、Freon-14及R 14,是一种卤代烃(化学式:CF4)。它既可以被视为一种卤代烃、卤代甲烷、全氟化碳,也可以被视为一种无机化合物。
物理性质:
熔点-183.6℃,
沸点-128.1℃,
液体密度(-128℃)1.603g/cm3,
液体折光率(-173℃)1.515,
固体转变点72.2K,
临界温度-45.67℃,
临界压力3.73MPa,
临界密度7.1dm3/mol,
临界压缩因子:0.279
van der Waals面积(cm·mol):4.600×10
an der Waals体积(cm·mol):27.330
Lennard-Jones参数(A):4.5306
Lennard-Jones参数(K):158.90
气相标准熵(J·mol·K) :261.40
气相标准热熔(J·mol·K):61.05
标准摩尔生成焓-932.31 kJ/mol,
标准摩尔生成熵261.04J/(mol﹒K),
标准摩尔自由能-929.84 kJ/mol,
标准摩尔生成自由能-887.41 kJ/mol。
化学性质
相对分子量88.00。在常温下,四氟化碳是无色、无臭、不燃的易压缩性气体,挥发性较高,是最稳定的有机化合物之一,不易溶于水。在900℃时,不与铜、镍、钨、钼反应,仅在碳弧温度下缓慢分解,微溶于水,在25℃及0.1Mpa下其溶解度为0.0015%(重量比),然而与可燃性气体燃烧时,会分解产生有毒氟化物。
环境影响
四氟化碳是一种造成温室效应的气体。它非常稳定,可以长时间停留在大气层中,是一种非常强大的温室气体。它在大气中的寿命约为50,000年,全球增温(全球暖化)系数是6,500(二氧化碳的系数是1)。虽然结构与氟氯烃相似,但四氟化碳不会破坏臭氧层。这是因为导致臭氧层破坏的是氟氯烃中的氯原子,它被紫外线辐射击中时会分离。碳-氟键比较强,因此分离的可能性比较低。
气体应用
四氟化碳是目前微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体,其高纯气及四氟化碳高纯气配高纯氧气的混合体,可广泛应用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨薄膜材料的蚀刻。对于硅和二氧化硅体系,采用CF4-H2反应离子刻蚀时,通过调节两种气体的比例,可以获得45:1的选择性,这在刻蚀多晶硅栅极上的二氧化硅薄膜时很有用。
在电子器件表面清洗、太阳能电池的生产、激光技术、气相绝缘、低温制冷、泄漏检验剂、控制宇宙火箭姿态、印刷电路生产中的去污剂等方面也大量使用。
由于化学稳定性极强,CF4还可以用于金属冶炼和塑料行业等。
四氟化碳的溶氧性很好,因此被科学家用于超深度潜水实验代替普通压缩空气。目前已在老鼠身上获得成功,在275米到366米的深度内,小白鼠仍可安全脱险。
安全
吸入四氟化碳的后果与浓度有关,包括头痛、恶心、头昏眼花及心血管系统的破坏(主要是心脏)。长时间接触会导致严重的心脏破坏。
四氟化碳的密度比较高,可以填满地面空间范围,在不通风的地方会导致窒息。