Difluormethan (75-10-5) Physikalische und chemische Eigenschaften
Difluormethan
Hydrofluorkohlenwasserstoff-Kältemittel (HFKW‑32), geliefert als komprimiertes, verflüssigbares Gas für industrielle und gewerbliche Kühlanwendungen.
| CAS-Nummer | 75-10-5 |
| Familie | Fluormethane (HFKW-Kältemittel) |
| Typische Form | Farbloses Gas (gelagert als verflüssigtes komprimiertes Gas) |
| Gängige Qualitäten | BP, EP, USP |
Difluormethan ist ein niedrigmolekularer Hydrofluorkohlenwasserstoff aus der Strukturklasse der Fluormethane; seine Summenformel ist \(\ce{CH2F2}\). Strukturell handelt es sich um den Methankern mit zwei durch Fluoratome ersetzten Wasserstoffatomen, was eine kleine, symmetrische Substituentengruppe mit ausgeprägtem C–F-Bindungscharakter, starker C–F-Bindungspolarität und einem moderaten permanenten Dipol schafft. Das Fehlen polarer, wasserstoffbrückenbildender funktioneller Gruppen kombiniert mit zwei hoch elektronegativen Fluoratomen führt zu einer niedrigen polaren Oberfläche und begrenzter Wasserlöslichkeit, während die Stabilität in der Gasphase und die Resistenz gegen Hydrolyse unter normalen Umweltbedingungen erhalten bleiben.
Das physikochemische Verhalten wird von Flüchtigkeit und schwachen zwischenmolekularen Wechselwirkungen dominiert: Difluormethan ist bei Umgebungsbedingungen ein farbloses Gas und verflüssigt sich leicht unter moderatem Druck. Es zeigt eine geringe Lipophilie (\(\log K_{\mathrm{ow}}\) und berechnete XLogP-Werte sind klein), begrenzte biologische Abbaubarkeit sowie atmosphärische Persistenz, die hauptsächlich durch Reaktion mit Hydroxylradikalen gesteuert wird. Die Substanz ist nicht-ionisch, besitzt keine Wasserstoff-Bond-Donoren und weist typischerweise eine geringe Tendenz zur Partitionierung in Feststoffe oder Sedimente auf; es wird weitverbreitet dort eingesetzt, wo hohe Flüchtigkeit und niedriges Ozonabbaupotenzial erforderlich sind, insbesondere als Kältemittel und als Tracergas in analytischen Anwendungen.
Gängige kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: BP, EP, USP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Experimentell gemessene Dichten für flüssiges Difluormethan liegen bei \(0.961\) (Wert bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\)), \(1.052\) (bei \(0\,^\circ\mathrm{C}\), flüssig) und \(1.2139\ \mathrm{g\,cm^{-3}}\) bei \(-52\,^\circ\mathrm{C}\). Die kritische (maximale) Dichte wird mit \(0.430\) (dimensionslos im angegebenen Kontext) angegeben. Diese Werte spiegeln die starke Temperaturabhängigkeit wider, die typisch für niedrigmolekulare halogenierte Gase im kondensierten Zustand ist, und sind relevant für Massen-Volumen-Berechnungen beim Umgang mit verflüssigten Gasen und dem Befüllen von Kältesystemen.
Schmelzpunkt
Der gemeldete Schmelzpunkt beträgt \( -136.8\,^\circ\mathrm{C} \).
Siedepunkt
Der gemeldete Normalsiedepunkt (bei Umgebungsdruck) beträgt \( -51.65\,^\circ\mathrm{C} \).
Dampfdruck
Der Dampfdruck bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\) wird mit \(1.26\times10^{4}\ \mathrm{mm\ Hg}\) angegeben. Dieser sehr hohe Dampfdruck zeigt, dass die Verbindung unter Standard-Umgebungsbedingungen überwiegend als Gas vorliegt und erklärt ihre leichte Verdampfung aus flüssigen Reservoirs.
Flammpunkt
Für diese Eigenschaft liegt in den vorliegenden Daten keine experimentell ermittelte Angabe vor.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Difluormethan liegt bei Umgebungsbedingungen im Wesentlichen gasförmig vor und wird als unlöslich oder nur sehr gering löslich in Wasser beschrieben; die experimentelle Löslichkeit beträgt \(0.44\%\) (w/w) in Wasser bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\). Es wird als löslich in Ethanol angegeben. Der sehr hohe Dampfdruck und die geringe Henry’sche Gesetz-Partionierungsresistenz fördern eine schnelle Verdampfung von wässrigen und Bodenoberflächen; die Volatilisation ist ein dominanter Umweltabbaumechanismus. Die Verflüssigung unter Druck ist üblich für Lagerung und Transport in Druckgasbehältern.
Reaktivität und Stabilität
Difluormethan ist unter normalen Handhabungsbedingungen thermisch stabil, jedoch ein brennbares Gas, das explosionsfähige Gemische mit Luft bildet. Es ist unverträglich mit starken Oxidations- und Reduktionsmitteln und kann mit bestimmten Metallen (insbesondere gibt es Bedenken bezüglich Aluminium) sowie reaktiven organischen Verbindungen reagieren. Bei thermischer Zersetzung oder Verbrennung bei hohen Temperaturen können toxische fluorierte Spezies (fluoridhaltige Zersetzungsprodukte) freigesetzt werden. Es enthält keine hydrolysierbaren funktionellen Gruppen und wird unter Umwelt-pH-Bedingungen nicht hydrolysieren.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Für diese Eigenschaft liegt in den vorliegenden Daten keine experimentell ermittelte Angabe vor.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
Molekulargewicht (gemeldet): \(52.023\). Die Summenformel lautet \(\ce{CH2F2}\).
- Exakte/monoisotopische Masse (gemeldet): \(52.01245639\).
LogP und Polarität
Gemeldete Verteilungskennwerte: Berechnetes XLogP3-AA beträgt \(1\), und experimentell ermitteltes log Kow wird mit \(0.20\) angegeben (dargestellt als log Kow = 0.20). Die topologische polare Oberflächenfläche (TPSA) wird mit \(0\) angegeben. Die Verbindung hat keine Wasserstoff-Bond-Donoren und eine gemeldete Anzahl von Wasserstoff-Bond-Akzeptoren von \(2\) (zwei Fluoratome). Diese Werte weisen auf eine geringe Gesamtpolarität mit begrenztem Potenzial für klassische Wasserstoffbrückenwechselwirkungen hin; die Partitionierung in lipophile Phasen ist moderat.
Strukturelle Merkmale
Wichtige strukturelle Deskriptoren: Anzahl der schweren Atome \(3\); Anzahl der rotierbaren Bindungen \(0\); molekulare Komplexität \(2.8\) (berechnet). Das Dipolmoment wird mit \(1.98\ \mathrm{D}\) angegeben, was einer moderaten molekularen Polarität entspricht, die sich aus den C–F-Bindungsdipolen ergibt, die sich nicht vollständig gegenseitig aufheben. Die geringe Größe und das Fehlen konformationeller Flexibilität führen zu einfachen Rotations-Schwingungsspektren im Gaszustand und begünstigen schnelle Diffusion und Verdampfung.
Weiter gemeldete kritische Konstanten und Volumendaten: Kritische Temperatur \(351.28\ \mathrm{K}\), kritischer Druck \(5.79\ \mathrm{MPa}\) und kritisches Volumen \(121\ \mathrm{cm^{3}\,mol^{-1}}\).
Bezeichner und Synonyme
Registernummern und Codes
- CAS-Nummer: 75-10-5
- EC-Nummer: 200-839-4
- UN-Nummer (Transportkontext): gemeldet als UN 3252 (Difluormethan / Kältemittelgas R‑32)
- UNII: 77JW9K722X
- ChEBI-ID: CHEBI:47855
- ChEMBL-ID: CHEMBL115186
Strukturelle Bezeichner (Inline-Code):
- SMILES: C(F)F
- InChI: InChI=1S/CH2F2/c2-1-3/h1H2
- InChIKey: RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Gängige Synonyme und kommerzielle Bezeichnungen umfassen: Difluormethan; Methylen-difluorid; Methylenfluorid; \(\ce{CH2F2}\); R‑32; HFKW‑32; Freon‑32; Genetron 32; Khladon 32; FC 32. Diese Synonyme werden in technischen, regulatorischen und kommerziellen Kontexten verwendet; die Kältemittelbezeichnungen R‑32 und HFKW‑32 sind in technischen Spezifikationen für Kühlung und HVAC gebräuchlich.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Vertretene Verwendungszwecke und Industriesektoren
Difluormethan wird weit verbreitet als Kältemittel (bezeichnet als HFC‑32 / R‑32) eingesetzt, da es eine hohe Verdampfungsrate und ein Null-Ozonabbaupotential im Vergleich zu herkömmlichen Chlorfluorkohlenwasserstoffen aufweist. Die berichteten Industriesektoren umfassen Kälte- und Klimaanlagen, funktionelle Flüssigkeiten in geschlossenen Systemen sowie Maschinen- und Geräteherstellung, bei denen Kältemittel benötigt werden. Es wird auch als Tracergas in gasphasigen Messanwendungen sowie als Ausgangsstoff oder Zwischenprodukt bei ausgewählten chemischen Synthesen verwendet.
Gemeldete Produktionsmengen deuten auf eine großtechnische Herstellung und Nutzung in der Kältemittelproduktion und verwandten Bereichen hin.
Rolle in Synthesen oder Formulierungen
In Formulierungen besteht die Hauptfunktion als Arbeitsfluid (Kältemittel) und als flüchtiges Tracergas in der Analytischen Chemie. Der Stoff dient in geschlossenen Kältekreisläufen und als Ersatz für Kältemittel mit höherem Ozonabbaupotenzial; zudem kann er als Reagenz oder Lösungsmittel in ausgewählten organischen Umwandlungen eingesetzt werden, bei denen ein flüchtiges, inertfluoriertes Medium erforderlich ist.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Akute Inhalationsexposition birgt vor allem Erstickungs- und ZNS-depressive Gefahren bei hohen Konzentrationen (Schwindel, Narkose); es wurde berichtet, dass Dämpfe Schwindel oder Bewusstseinsverlust ohne Vorwarnung verursachen können. Tierversuche zur Inhalation zeigen eine geringe systemische Aufnahme über die Alveolen (ein kleiner Prozentsatz der eingeatmeten Dosis wird systemisch absorbiert), mit rascher Ausatmung des absorbierten Anteils; Kohlendioxid ist das hauptsächliche Stoffwechselprodukt für den kleinen metabolisierten Anteil. Der berichtete akute LC50-Wert (Ratte) beträgt \(1{,}890{,}000\ \mathrm{mg\,m^{-3}}\) bei 4‑stündiger Exposition, was darauf hinweist, dass sehr hohe Inhalationskonzentrationen für die Letalität in diesem Versuchsaufbau erforderlich sind; dennoch sind Arbeitsplatzgrenzwerte und konservative Schutzmaßnahmen aufgrund narkotischer Effekte und Erstickungsgefahr angemessen.
Zersetzung oder Verbrennung können toxische, korrosive fluorierte Spezies (fluoridhaltige Produkte) bilden; Einatmung oder Kontakt mit diesen Verbrennungsprodukten ist gefährlich.
Für sofortige medizinische Maßnahmen: an frische Luft bringen, bei Atembeschwerden Sauerstoff verabreichen und Erfrierungen oder Kälteschäden nach Kontakt mit verflüssigtem Material gemäß standardisierten klinischen Protokollen behandeln. Bei erheblichen Expositionen sofortige medizinische Notfallversorgung anstreben.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
- In geeigneten Hochdruck-Gasflaschen oder Kältekreisläufen lagern, die für verflüssigte Druckgase ausgelegt sind; Behälter aufrecht, gesichert und vor übermäßiger Hitze geschützt lagern.
- Zündquellen in Lager- und Handhabungsbereichen eliminieren; Erdung und Potentialausgleich von Geräten wird empfohlen, um elektrostatische Entladungen zu verhindern.
- Für ausreichende Belüftung und kontinuierliche Gasdetektion in beengten Räumen oder Technikräumen sorgen, um die Ansammlung brennbarer Atmosphären zu verhindern; Dämpfe können schwerer als Luft sein und sich in tieferliegenden Bereichen ansammeln.
- Persönliche Schutzausrüstung verwenden, die für unter Druck verflüssigte kryogene Gase geeignet ist: thermisch schützende Kleidung und Atemschutzgeräte mit Überdruck (SCBA) bei Notfalldekontamination großer Freisetzungen oder Brände; geeigneten Augen-/Gesichtsschutz sowie isolierende Handschuhe bei Kontaktgefahr mit kryogenem Flüssigkeitskontakt verwenden.
- Kontakt von verflüssigtem Gas mit Haut oder Augen vermeiden (Erfrierungsgefahr) und inkompatible Stoffe wie starke Oxidationsmittel und reaktive Metallsysteme meiden (in einigen Fällen Berichte über Inkompatibilität mit Aluminium).
- Bei Bränden: ein brennendes Gasleck nicht löschen, sofern die Leckquelle nicht sicher abgestellt werden kann; bei kleinen Bränden Trockenpulver oder CO2 verwenden und bei großen Bränden Wassernebel aus sicherer Entfernung zur Kühlung exponierter Behälter einsetzen. Flaschen, die Feuer ausgesetzt sind, können Druck ablassen, reißen oder wegschleudern; nach Standard-Notfallverfahren isolieren und evakuieren.
Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Rechtsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und die lokale Gesetzgebung konsultieren.
Sicherheits- und Regulatorische Hinweise (kurz)
- Die Substanz ist als entzündliches Gas klassifiziert und wird in vielen Rechtsgebieten unter UN 3252 transportiert; im Handel wird sie als unter Druck verflüssigtes Gas gehandhabt.
- Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, 100-Jahres-Zeithorizont) wird in einem experimentellen Kontext mit \(675\) angegeben; die atmosphärische Lebensdauer wird durch Reaktion mit Hydroxylradikalen bestimmt (berichtete Geschwindigkeitskonstante in der Größenordnung von \(1.10\times10^{-14}\ \mathrm{cm^{3}\,molekül^{-1}\,s^{-1}}\)), was eine mehrjährige atmosphärische Lebensdauer und einen nicht-null Beitrag zur Klimabeeinflussung ergibt.
Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Rechtsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und die lokale Gesetzgebung konsultieren.
