ジフルオロメタン (75-10-5) の物理的および化学的性質
ジフルオロメタン
工業用および商業用冷却用途向けに圧縮液化ガスとして供給されるハイドロフルオロカーボン冷媒（HFC‑32）。
| CAS番号 | 75-10-5 |
| ファミリー | フルオロメタン類（HFC冷媒） |
| 標準形態 | 無色ガス（液化圧縮ガスとして貯蔵） |
| 一般的なグレード | BP, EP, USP |
ジフルオロメタンは、フルオロメタン構造クラスに属する低分子量のハイドロフルオロカーボンであり、分子式は \(\ce{CH2F2}\) である。構造的には、メタンの中心骨格の水素原子2つがフッ素原子に置換されたものであり、小型で対称的な置換基セットを形成している。これにより顕著なC–F結合特性、強いC–F結合の極性、適度な永久双極子モーメントが付与されている。水素結合可能な極性官能基が存在せず、非常に電気陰性度の高いフッ素原子が2つあるため、極性表面積は低く水への溶解度は限られているが、通常の環境条件下での気相安定性と加水分解耐性は維持されている。
物理化学的挙動は揮発性と弱い分子間相互作用に支配されている：ジフルオロメタンは常温常圧で無色ガスとして存在し、適度な圧力で容易に液化する。脂溶性は低く（\(\log K_{\mathrm{ow}}\)および計算上のXLogP値は小さい）、生分解性は限定的で、大気中では主にヒドロキシルラジカルとの反応によって消失する。物質は非イオン性で水素結合供与体を持たず、固体または堆積物への分配傾向も低い。高い揮発性と低オゾン消耗潜在性が求められる用途、特に冷媒および解析用トレーサーガスとして広く使用されている。
本物質の一般的な市販グレードには、BP、EP、USPが含まれる。
基本的な物理的性質
密度
液体ジフルオロメタンの実測密度として、\(25\,^\circ\mathrm{C}\)にて0.961、\(0\,^\circ\mathrm{C}\)にて1.052（液体）、および \(-52\,^\circ\mathrm{C}\)にて \(1.2139\ \mathrm{g\,cm^{-3}}\)が報告されている。臨界密度（最大密度）は \(0.430\)（該当文脈において無次元）とされる。これらの値は、低分子量の凝縮ハロゲン化ガスに特有の温度依存性の強さを反映しており、液化ガスの取り扱いおよび冷凍システム充填時の質量と体積の計算に重要である。
融点
報告されている融点は \( -136.8\,^\circ\mathrm{C} \) である。
沸点
常圧における通常沸点は \( -51.65\,^\circ\mathrm{C} \) と報告されている。
蒸気圧
\(25\,^\circ\mathrm{C}\)における蒸気圧は \(1.26\times10^{4}\ \mathrm{mm\ Hg}\) と報告されている。この非常に高い蒸気圧は、標準的な大気条件下で主に気体状態で存在することを示し、液体貯蔵槽からの容易な蒸発を説明するものである。
引火点
本特性に関する実験値は現時点のデータでは得られていない。
化学的性質
溶解度および相挙動
ジフルオロメタンは常温常圧で実質的に気体とみなされ、水にはほぼ不溶またはわずかにしか溶けないと報告されている。実測水中溶解度は \(25\,^\circ\mathrm{C}\)で \(0.44\%\)（w/w）である。エタノールには可溶である。非常に高い蒸気圧と低いヘンリーの法則による分配抵抗により、水面および土壌表面からの急速な揮発が促進され、揮発が主要な環境運命過程となる。貯蔵および輸送においては圧力下で液化させることが標準的に行われる。
反応性および安定性
ジフルオロメタンは通常の取り扱い条件下で熱的に安定であるが、可燃性ガスであり空気との爆発性混合物を形成する。強力な酸化剤および還元剤とは不適合であり、特定の金属（特にアルミニウムとの反応報告あり）や反応性有機物と反応する可能性がある。熱分解または高温燃焼時には有毒なフルオロ化種（フッ素含有分解生成物）を放出することがある。加水分解性官能基を含まず、環境pH条件下での加水分解は見込まれない。
熱力学データ
標準エンタルピーおよび熱容量
本特性に関する実験値は現時点のデータでは得られていない。
分子パラメータ
分子量および分子式
報告された分子量：\(52.023\)。分子式は \(\ce{CH2F2}\) である。
- 正確質量／単一同位体質量（報告値）：\(52.01245639\)。
LogPおよび極性
報告されている分配指標：計算上のXLogP3-AAは \(1\)、実験的なlog Kowは \(0.20\)（log Kow = 0.20 と表記）。拓撲的極性表面積(TPSA)は \(0\) と報告されている。化合物は水素結合供与体を持たず、水素結合受容体の数は \(2\)（2つのフッ素原子）である。これらの値は、古典的な水素結合相互作用の可能性が限定され、全体として低極性であることを示し、脂溶性位相への分配は控えめであることを示している。
構造的特徴
主要な構造記述子：重原子数3、回転可能結合数0、分子複雑度2.8（計算値）。双極子モーメントは \(1.98\ \mathrm{D}\) と報告されており、部分的に打ち消し合わないC–F結合双極子に起因する中程度の分子極性を示す。小型で立体配座の柔軟性に乏しいため、単純な気相の回転振動スペクトルを持ち、迅速な拡散および揮発を促進する。
追加の報告された臨界定数および体積データ：臨界温度 \(351.28\ \mathrm{K}\)、臨界圧力 \(5.79\ \mathrm{MPa}\)、臨界体積 \(121\ \mathrm{cm^{3}\,mol^{-1}}\)。
識別子および同義語
レジストリ番号およびコード
- CAS番号: 75-10-5
- EC番号: 200-839-4
- UN番号（輸送文脈）: UN 3252（ジフルオロメタン / 冷媒ガス R‑32）
- UNII: 77JW9K722X
- ChEBI ID: CHEBI:47855
- ChEMBL ID: CHEMBL115186
構造識別子（インラインコード）：
- SMILES: C(F)F
- InChI: InChI=1S/CH2F2/c2-1-3/h1H2
- InChIKey: RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N
同義語および構造名
報告された一般的な同義語および市販名には、ジフルオロメタン、メチレンジフルオリド、メチレンフルオリド、\(\ce{CH2F2}\)、R‑32、HFC‑32、Freon‑32、Genetron 32、Khladon 32、FC 32がある。これらの同義語は技術的、規制的、商業的文脈で使用されており、冷媒指定子としてのR‑32およびHFC‑32は冷凍・空調システムの技術仕様で一般的に用いられている。
産業および商業用途
代表的な用途および産業分野
ジフルオロメタンは冷媒（HFC‑32 / R‑32として知られる）として広く使用されており、従来のクロロフルオロカーボンに比べて蒸発しやすく、オゾン層破壊係数がゼロであることが特徴です。報告されている産業分野には、冷凍・空調システム、機能的な密閉システム流体、および冷媒を必要とする機械・家電製造が含まれます。また、ガス相測定用途におけるトレーサーガスや、特定の化学合成における原料あるいは中間体としても使用されます。
報告された生産量から、大規模な商業生産および冷媒製造並びに関連分野での使用が示唆されています。
合成または配合における役割
配合中の主な役割は作動流体（冷媒）および分析化学における揮発性トレーサーとしてです。本物質は密閉系冷凍サイクルで使用され、高オゾン層破壊冷媒の代替品としても機能します。また、揮発性で不活性なフッ素化媒体が必要な特定の有機変換における試薬または溶媒として使用されることがあります。
安全性および取り扱い概要
急性および作業場での毒性
急性の吸入暴露は主に高濃度における窒息および中枢神経抑制剤としての危険性（めまい、麻酔作用）を示します。蒸気は予告なくめまいや意識喪失を引き起こす可能性が報告されています。動物の吸入試験では肺胞からの全身吸収は低く（吸入量の一部のみが全身的に吸収される）、吸収された分は迅速に呼気として排出されると報告されています。代謝される一部の主な代謝産物は二酸化炭素です。報告された急性LC50（ラット）は4時間暴露で\(1{,}890{,}000\ \mathrm{mg\,m^{-3}}\)であり、この試験条件において致死に至るには非常に高濃度の吸入が必要であることを示しています。ただし、麻酔作用および窒息リスクがあるため、作業場の曝露限度および保守的な管理が適切です。
分解または燃焼により有毒で腐食性のフッ素含有種（フルオリド含有生成物）が発生することがあり、これらの燃焼生成物の吸入や接触は危険です。
緊急医療対応としては、新鮮な空気に移動させ、呼吸困難がある場合は酸素を投与し、液化物との接触による凍傷や冷却性熱傷は標準的な臨床プロトコルに従って処置します。重大な暴露があった場合は、緊急医療機関を受診してください。
保管および取り扱い上の注意
- 液化加圧ガス用に設計された高圧ガスシリンダーまたは冷凍システム回路内に適切に保管してください。容器は直立させ、固定し、過度の高温から保護する必要があります。
- 保管および取り扱い場所では発火源を排除し、静電気放電を防ぐための接地およびボンディングを推奨します。
- 換気設備を十分に設け、閉鎖空間や機械室には連続的なガス検知を配置して可燃性大気の蓄積を防止してください。蒸気は空気より重く、低所に滞留する可能性があります。
- 加圧の低温・液化ガスの取り扱いには適切な個人防護具を使用してください。大規模漏洩や火災時の緊急対応には熱保護服および加圧陽圧式自己呼吸器（SCBA）を装着し、液体に接触する危険がある場合は適切な眼・顔面保護具および断熱手袋を着用してください。
- 液化ガスの皮膚や目への接触は凍傷の危険があるため避け、強力な酸化剤や反応性金属系（特に一部の条件でのアルミニウム）などの相容れない物質との接触も避けてください。
- 火災が発生した場合、漏れガスの火災は漏れ源を安全に止められない限り消火しないでください。小規模火災には乾燥化学消火剤またはCO2を使用し、大規模火災には遠距離からの水フグ（ウォーターフォグ）消火を行い、露出容器を冷却してください。火災に曝されたシリンダーはベント、破裂、ロケット現象を起こすことがあるため、標準的な緊急対処手順に従い隔離および避難してください。
詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および現地法規をご参照ください。
安全性および規制に関する注意事項（概要）
- 本物質は可燃性ガスに分類され、多くの法域でUN 3252にて輸送されています。商業的には加圧液化ガスとして取り扱われます。
- 地球温暖化係数（100年間の時間軸）はある実験的条件で\(675\)と報告されています。大気中寿命は水酸基ラジカルとの反応（反応速度定数は約\(1.10\times10^{-14}\ \mathrm{cm^{3}\,molecule^{-1}\,s^{-1}}\)）によって制御され、多年にわたる大気寿命と気候強制力への非ゼロ寄与を持ちます。
詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および現地法規をご参照ください。
