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氟利昂

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• 科普中國
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氟利昂，又名氟里昂，名稱源于英文Freon，它是一個由美國杜邦公司注冊的制冷劑商標(biāo)。在中國，氟利昂定義存在分歧，一般將其定義為飽和烴（主要指甲烷、乙烷和丙烷）的鹵代物的總稱，按照此定義，氟利昂可分為CFC、HCFC、HFC等4類；有些學(xué)者將氟利昂定義為CFC制冷劑；[1]在部分資料中氟利昂僅指二氯二氟甲烷（CCl2F2，即R12，CFC類的一種）。

氟利昂在常溫下都是無色氣體或易揮發(fā)液體，無味或略有氣味，無毒或低毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

由于二氯二氟甲烷等CFC類制冷劑破壞大氣臭氧層，已限制使用。地球上已出現(xiàn)很多臭氧層空洞，有些漏洞已超過非洲面積，其中很大的原因是因為CFC類氟利昂的化學(xué)性質(zhì)。氟利昂可以促進溫室效應(yīng)。

• 中文名
• 氟利昂
• 英文名
• freon
• 別稱
• 氟里昂
• 水溶性
• 難溶

物化性質(zhì)

物理性質(zhì)

氟利昂常溫下一般為氣體或液體，透明、介電常數(shù)低、臨界溫度高、易液化。

溶解性：氟利昂和水幾乎完全相互不溶解，對水分的溶解度極小。一般是易溶于冷凍油的，但在高溫時，氟利昂就會從冷凍油內(nèi)分解出來。所以在大型冷水機組中的油箱里都有加熱器，保持在一定的溫度來防止氟利昂的溶解。

沸點：分子中氯原子數(shù)增加，沸點提高；氟原子數(shù)增加，沸點將降低。[2] 如下表幾種物質(zhì)示例：

分子式標(biāo)準(zhǔn)沸點分子式標(biāo)準(zhǔn)沸點CH3Cl

-23.74

CH2F2

-51.2

CH2Cl2

40.7

CHF3

-82.0

CHCl3

61.2

CF4

-128.0

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化學(xué)性質(zhì)

不同的氟利昂制冷劑有不同的性質(zhì)，其可燃性、毒性等與分子中的氯、氟、氫原子個數(shù)有關(guān)。

毒性：低毒，或無毒。如R12為低毒，可以認為是基本無毒的化合物。氯原子數(shù)增加，毒性增加；氟原子數(shù)增加，毒性降低。

可燃性：分子中氫原子的減少可燃性降低，化學(xué)穩(wěn)定性增加。

穩(wěn)定性：氫、氯、氟原子個數(shù)增加，工質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性增強。氯原子數(shù)增加，工質(zhì)在大氣中的壽命增加，對臭氧層的破壞能力加強。[2]

品種分類

按照氟利昂為飽和烴（主要指甲烷、乙烷和丙烷）的鹵代物的總稱這一定義，氟里昂制冷劑大致分為4類：

常用的氟利昂制冷劑

CFC（Chlorofluorocarbon，或?qū)懽鰿FCs，氟氯烴）類，組成元素氟F、氯Cl、碳C。由于對臭氧層的破壞作用最大，被《蒙特利爾議定書》列為一類受控物質(zhì)；

HCFC（Chlorodifuoromethane，或?qū)懽鱄CFCs、HCF，氫氯氟烴）類物質(zhì)組成元素氫H、氯Cl、氟F、碳C，由于其臭氧層破壞系數(shù)僅僅是R11的百分之幾，因此被視為CFC類物質(zhì)的最重要的過渡性替代物質(zhì)；

HFC（Hydrofluorocarbon，氫氟烴）類的組成元素氫H、氟F、碳C，臭氧層破壞系數(shù)為0，但是氣候變暖潛能值很高。在《蒙特利爾議定書》沒有規(guī)定其使用期限，在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》京都議定書中定性為溫室氣體；[4]

最后一類是混合制冷劑，如R401A，為R22、R152a、R124分別以53、13、34的質(zhì)量比例混合。共沸混合是無數(shù)混合物中的特例，絕大部分的混合物都是非共沸混合物。[1]

（注：也有人認為混合制冷劑不是氟利昂，而是多種氟利昂的混合物。）

命名規(guī)則

每一種氟利昂制冷劑都有一個唯一的編號名稱，形式為：前綴+編號。

對于純凈物，若存在同分異構(gòu)體，則在編號后面添加附加字母以示區(qū)分；對于混合物，若組分相同，但比例不同，也用附加字母區(qū)分。

前綴

常用寫法以大寫字母R做前綴，代表Refrigerant（制冷劑），如R11、R12等。但RXX不能直觀表示制冷劑的類別，因此ASHARE標(biāo)準(zhǔn)按照組成元素，采用CFC、HCFC、HFC等標(biāo)識前綴區(qū)分，如CFC-11、HCFC-22、HFC152a等分別代表R11、R22、R152a，說明分別為CFC、HFC、HCFC類物質(zhì)。

不過，組成標(biāo)識前綴的使用是有局限性的，R開頭的制冷劑編號名稱仍然是最基本、最簡潔和最重要的寫法：

1. 在制冷器具的銘牌上標(biāo)注制冷劑名稱時，應(yīng)該寫成R134a而不是HFC134a；
2. 在文章中涉及到混合物制冷劑名稱時，一般寫成R401a，或R22/152a/124（53/13/34）而不是HCFC22/HFC152a/HCFC124（53/13/34）；
3. 無機化合物制冷劑的簡寫名稱沒有組成標(biāo)識前綴的寫法。[1]

另外，也有使用F作為前綴的，F(xiàn)代表Freon，如R11、R12也可寫作F11、F12。

編號

• 純凈物

Rxx、CFC-xx、HCFC-xx等中的數(shù)字編號規(guī)則如下：

1、右邊的第一位數(shù)字是化合物分子式中氟F原子數(shù)；

2、右邊的第二位數(shù)字是化合物分子式中氫H原子數(shù)加1；

3、右邊的第三位數(shù)字是化合物分子式中碳C原子數(shù)減1的數(shù)。當(dāng)這位數(shù)是零時，則從編號中略去這位數(shù)。[5]

如CCl3F，有1個C原子、0個H原子、1個F原子，則可寫做R11、CFC-11；CHF2CHF2，有2個C原子，2個H原子，4個F原子，則可寫做R134、HFC-134。

• 混合物

共沸混合物：由ASHARE（美國供暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)編號命名為500系列，按照命名的先后順序依次為R500、R501、R502……

非共沸混合物：SHRAE將所有商業(yè)化的非共沸混合物編號命名為400系列，按照先后順序為R400、R401、R402……[1]

附加字母

• 同分異構(gòu)體

R134（CH2FCF3）與R134a（CHF2CHF2）為同分異構(gòu)體，分子式中各原子個數(shù)相同，如果都寫作R134則無法區(qū)分。為此，ASHARE為其制定了附加字母（R134a中的“a”即為附加字母）。下面分別介紹最為重要的鹵代乙烷和鹵代丙烷的附加字母規(guī)則。

鹵代乙烷用數(shù)字代號后附加一個小寫字母來表示同分異構(gòu)體，附加字母表達了鹵代乙烷分子中兩碳原子（C1和C2）鹵代結(jié)構(gòu)的均勻度。均勻度的確定方法是：分別計算C1、C2鹵代結(jié)構(gòu)的原子量之和W1、W2，得出它們差值的絕對值

，△W越小則均勻度越好。對于均勻度最好的鹵代乙烷，就用數(shù)字代號本身表示；隨著均勻度的變差，依次附加字母a、b或c。

鹵代丙烷用數(shù)字代號后附加兩個小寫字母來表示同分異構(gòu)體。第一個附加字母表達了鹵代丙烷分子的中間碳原子（C2）鹵代結(jié)構(gòu)，a、b、c、d、e和f分別對應(yīng)Cl2、ClF、F2、HCl、HF和H2六種C2鹵代結(jié)構(gòu)。第二個附加字母表達了鹵代丙烷分子中兩端兩個碳原子(C1和C3)鹵代結(jié)構(gòu)的均勻度。均勻度的確定方法是：分別計算C1、C3鹵代結(jié)構(gòu)的原子量之和W1、W3，得出它們差值的絕對值

，△W越小則均勻度越好。對于均勻度最好的鹵代丙烷，附加字母a；隨著均勻度的變差，依次附加字母b或c。

如果某鹵代丙烷化合物不存在同分異構(gòu)體，由于數(shù)字代號本身已能唯一性地代表它，所以應(yīng)當(dāng)省略附加字母。例如，CF3CF2CF3編號命名是R218而不是R218ea。[1]

• 混合物

從R401A開始，都不含有CFC，它們都是為替代CFC類制冷劑而開發(fā)的。需要特別注意的是，沒有R401、R402、R403……這樣的寫法，而應(yīng)寫為R401A、R402A、R403A。[1]

主要用途

氟利昂被廣泛用被當(dāng)作制冷劑、發(fā)泡劑[6] 、清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等領(lǐng)域。

氟利昂

不同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。氟利昂制冷系統(tǒng)包括高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和融霜系統(tǒng)。氟利昂制冷系統(tǒng)設(shè)備選擇計算與氨制冷系統(tǒng)在方法上基本一致。制冷壓縮機的選擇應(yīng)以用冷單元的制冷機負荷為依據(jù)，根據(jù)所確定的氟利昂制冷劑種類、制冷工況及壓縮機型式進行選擇計算。