Дифторометан (75-10-5) — физические и химические свойства

Химический профиль

Дифторометан

Гидрофторуглеродный хладагент (HFC‑32), поставляемый в виде сжиженного сжимаемого газа для промышленных и коммерческих систем охлаждения.

Номер CAS	75-10-5
Группа	Фторометаны (хладагенты HFC)
Типичная форма	Бесцветный газ (хранится в виде сжиженного сжатого газа)
Распространённые стандарты	BP, EP, USP

В основном используется как хладагент HFC (R‑32) в системах отопления, вентиляции, кондиционирования и холодильной техники (HVACR) и в смесях хладагентов; поставляется в баллонах и в больших объёмах с характеристиками чистоты, важными для эффективности системы. Закупочные и технические подразделения оценивают совместимость материала, процедуры обращения с баллонами и QA/QC (влажность и чистота) для обеспечения безопасного хранения и надежной работы.

Дифторометан — это низкомолекулярный гидрофторуглерод из класса фторометанов; его молекулярная формула \(\ce{CH2F2}\). Структурно представляет собой ядро метана, в котором два атома водорода замещены атомами фтора, формируя небольшой симметричный заместитель, обеспечивающий значительную характеристику связи C–F, сильную полярность связи C–F и умеренный постоянный дипольный момент. Отсутствие полярных функциональных групп, способных к водородным связям, в сочетании с двумя высокоэлектроотрицательными атомами фтора обеспечивает низкую полярную поверхность и ограниченную водную растворимость при сохранении газофазной устойчивости и устойчивости к гидролизу в нормальных экологических условиях.

Физико-химическое поведение обусловлено высокой летучестью и слабыми межмолекулярными взаимодействиями: дифторометан — бесцветный газ при нормальных условиях, легко сжижается под умеренным давлением. Он характеризуется низкой липофильностью (\(\log K_{\mathrm{ow}}\) и расчётные значения XLogP малы), ограниченной биодеградабельностью, а высвобождение в атмосферу контролируется главным образом реакцией с гидроксильными радикалами. Вещество не ионизировано, не содержит доноров водородной связи и обычно слабо склонно к разложению на твердые фазы или осадки; широко применяется в системах, где требуются высокая летучесть и низкий потенциал разрушения озонового слоя, особенно в качестве хладагента и газа-трассера в аналитических приложениях.

Распространённые коммерческие сорта: BP, EP, USP.

Основные физические свойства

Плотность

Экспериментально измеренные плотности жидкого дифторометана включают значения: \(0.961\) (при \(25\,^\circ\mathrm{C}\)), \(1.052\) (при \(0\,^\circ\mathrm{C}\), жидкость) и \(1.2139\ \mathrm{г\,см^{-3}}\) при \(-52\,^\circ\mathrm{C}\). Критическая (максимальная) плотность указана как \(0.430\) (безразмерная в данном контексте). Эти значения отражают сильную температурную зависимость, типичную для низкомолекулярных галогенированных газов в конденсированном состоянии, и важны для расчётов массы и объёма при работе со сжиженными газами и зарядке холодильных систем.

Температура плавления

Заявленная температура плавления составляет \( -136.8\,^\circ\mathrm{C} \).

Температура кипения

Нормальная температура кипения (при атмосферном давлении) равна \( -51.65\,^\circ\mathrm{C} \).

Давление пара

Давление пара при \(25\,^\circ\mathrm{C}\) составляет \(1.26\times10^{4}\ \mathrm{мм\ рт.\ ст.}\). Это очень высокое давление пара указывает на то, что вещество в стандартных условиях находится преимущественно в газообразном состоянии и объясняет его быструю испаряемость из жидких запасов.

Температура воспламенения

Экспериментально установленное значение для этого свойства в доступных данных отсутствует.

Химические свойства

Растворимость и фазовое поведение

Дифторометан в нормальных условиях описывается как газ и считается нерастворимым или слабо растворимым в воде; экспериментальная растворимость составляет \(0.44\%\) (масс./масс.) в воде при \(25\,^\circ\mathrm{C}\). Растворим в этаноле. Высокое давление пара и низкое сопротивление закон Парнаса способствуют быстрой испаряемости с поверхностей воды и почвы; испарение — доминирующий процесс природного распада. Сжижение под давлением обычное для хранения и транспортировки в баллонах под давлением.

Реакционная способность и стабильность

Дифторометан термически стабилен при нормальных условиях обращения, но является горючим газом, образующим взрывоопасные смеси с воздухом. Не совместим с сильными окислителями и восстановителями, может реагировать с некоторыми металлами (особенно отмечены проблемы с алюминием) и реакционноспособными органическими соединениями. При термическом разложении или горении при высокой температуре может выделять токсичные фторсодержащие продукты (фториды). Не содержит гидролизуемых функциональных групп и не ожидается подверженным гидролизу при нормальных значениях pH окружающей среды.

Термодинамические данные

Стандартные энтальпии и теплоёмкость

Экспериментально установленные значения по этим свойствам в доступных данных отсутствуют.

Молекулярные параметры

Молекулярная масса и формула

Молекулярная масса (указана): \(52.023\). Молекулярная формула \(\ce{CH2F2}\).

Точное/моноизотопное значение массы (указано): \(52.01245639\).

LogP и полярность

Указанные показатели распределения: вычисленное значение XLogP3-AA равно \(1\), экспериментальное log Kow равно \(0.20\) (представлено как log Kow = 0.20). Топологическая полярная поверхность (TPSA) равна \(0\). Соединение не содержит доноров водородных связей и имеет количество акцепторов водородных связей, равное \(2\) (два атома фтора). Эти данные свидетельствуют о низкой общей полярности с ограниченным потенциалом классических водородных связей; распределение в липофильные фазы умеренное.

Структурные особенности

Ключевые структурные дескрипторы: количество тяжёлых атомов — \(3\); количество вращающихся связей — \(0\); молекулярная сложность — \(2.8\) (вычисленная). Значение дипольного момента составляет \(1.98\ \mathrm{D}\), что соответствует умеренной молекулярной полярности, обусловленной неполным взаимно компенсирующимся диполем связей C–F. Небольшой размер и отсутствие конформационной гибкости обеспечивают простые ротационно-колебательные спектры в газовой фазе и способствуют быстрой диффузии и испарению.

Дополнительные указанные критические параметры и объёмные данные: критическая температура \(351.28\ \mathrm{K}\), критическое давление \(5.79\ \mathrm{МПа}\), критический объём \(121\ \mathrm{см^{3}\,моль^{-1}}\).

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

Номер CAS: 75-10-5
Номер EC: 200-839-4
Номер ООН (в транспортном контексте): UN 3252 (дифторометан / хладагент R‑32)
UNII: 77JW9K722X
ChEBI ID: CHEBI:47855
ChEMBL ID: CHEMBL115186

Структурные идентификаторы (в коде): - SMILES: C(F)F
- InChI: InChI=1S/CH2F2/c2-1-3/h1H2
- InChIKey: RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N

Синонимы и структурные наименования

Распространённые синонимы и коммерческие идентификаторы включают: дифторометан; метилендифторид; метиленфторид; \(\ce{CH2F2}\); R‑32; HFC‑32; Freon‑32; Genetron 32; Khladon 32; FC 32. Эти синонимы используются в технических, нормативных и коммерческих контекстах; обозначения хладагента R‑32 и HFC‑32 широко применяются в технических спецификациях по холодильной и HVAC технике.

Промышленные и коммерческие применения

Типичные области использования и отрасли

Дифторометан широко применяется в качестве хладагента (обозначается как HFC‑32 / R‑32) благодаря высокой летучести и нулевому потенциалу разрушения озонового слоя по сравнению с устаревшими хлорфторуглеродами. Отрасли, в которых используется дифторометан, включают системы холодоснабжения и кондиционирования воздуха, функциональные замкнутые рабочие жидкости и производство машин и оборудования, где требуются хладагенты. Также он применяется в качестве газа-метки в газофазных измерениях, а также в качестве сырья или промежуточного продукта в некоторых химических синтезах.

Объемы производства свидетельствуют о масштабном коммерческом выпуске и использовании в производстве хладагентов и связанных отраслях.

Роль в синтезе и формулах

В формулах основная роль — рабочая жидкость (хладагент) и летучий индикатор в аналитической химии. Вещество используется в замкнутых холодильных циклах и как замена хладагентам с высоким потенциалом разрушения озона; также может применяться в качестве реагента или растворителя в отдельных органических превращениях, где необходима летучая инертная фторированная среда.

Обзор безопасности и обращение

Острая и профессиональная токсичность

Острое ингаляционное воздействие в первую очередь связано с риском удушья и угнетения центральной нервной системы при высоких концентрациях (головокружение, наркоз); сообщается, что пары могут вызвать головокружение или потерю сознания без предупреждения. Исследования на животных показывают низкое системное всасывание через альвеолы (небольшой процент вдыхаемой дозы абсорбируется системно) с быстрым выдыханием абсорбированной части; углекислый газ является основным метаболитом для незначительной метаболизированной части. Сообщаемое значение острой LC50 (крыса) составляет \(1{,}890{,}000\ \mathrm{mg\,m^{-3}}\) при воздействии в течение 4 часов, что указывает на необходимость очень высоких концентраций для летального эффекта в данной экспериментальной модели; тем не менее, нормы профессионального воздействия и осторожные меры контроля целесообразны из-за наркотических эффектов и риска удушья.

Разложение или горение могут приводить к образованию токсичных, коррозионных фторсодержащих соединений (продуктов, содержащих фториды); вдыхание или контакт с этими продуктами горения представляет опасность.

Для неотложной медицинской помощи: вывести пострадавшего на свежий воздух, при затрудненном дыхании обеспечить подачу кислорода, а при контакте с сжиженным материалом лечить обморожение или холодовые ожоги согласно стандартным клиническим протоколам. При значительных воздействиях необходимо немедленно обратиться за медицинской помощью.

Краткие заметки по безопасности и нормативам

Вещество классифицируется как горючий газ и во многих юрисдикциях транспортируется под кодом ООН 3252; в коммерции обращается как сжиженный газ под давлением.
Потенциал глобального потепления (за 100-летний период) в одном экспериментальном исследовании оценён в \(675\); атмосферный период полураспада контролируется реакцией с гидроксильными радикалами (сообщаемая константа скорости порядка \(1.10\times10^{-14}\ \mathrm{cm^{3}\,molecule^{-1}\,s^{-1}}\)), что обеспечивает многолетний срок жизни в атмосфере и непрямой вклад в климатическое воздействие.