염화플루오린화탄소

 


1. 개요
2. 특징
2.1. 온실가스
3. 종류

Chloro fluoro carbons / 鹽化弗化炭素
염화불화탄소

1. 개요

흔히 프레온 가스라고 불린다. 최초 발명자는 토머스 미즐리.
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CFCl3의 구조
기본적인 탄화수소 화합물에서 수소 부분을 플루오린이나 다른 할로젠 원소로 치환한 물질이다. 대표적으로 CCl3F가 있으며, 이 외에도 탄소 사슬이 조금 더 긴 물질, 플루오린과 염소가 치환된 갯수가 다른 물질, 브로민이 섞여 들어간 물질 등이 있다. 치환된 17족 원소의 종류에 따라서 여러 가지로 구분할 수 있다. 플루오로카본(FC), 하이드로클로로플루오로카본(HCFC), 하이드로플루오로카본(HFC), 클로로플루오로카본(CFC) 등이 있다.
보통은 듀폰의 상표명인 '''프레온 가스'''(Freon Gas)로 불리고, 영미권에서는 두문자어인 '''CFCs''' 로 부르는 경우가 많다. 소화 약제로 많이 쓰이는 하론(Halon)도 염화플루오린화탄소이다.
구조는 메테인을 떠올리면 이해하기 쉽다. 둘 다 입체수 (SN)이 4로 sp3 혼성 오비탈을 갖는다. 결합각은 약 109.5'이다.

2. 특징

주로 냉장고, 에어컨 등의 냉매, 스프레이, 소화기 분무제 등에 사용된다. 일반적으로 잘 알려져 있지는 않지만 기판 및 IC칩 세정제로도 쓰인다. 전자제품을 제조하는 공장에서 세척용으로 대량으로 사용한다. 스프레이식 기판 세척/접점 부활제인 BW-100의 주성분도 한때 이것이었다.[1] 깔개를 만들 때도 사용한다.
염화플루오린화탄소는 부식성이 없는 비인화성 기체이다. 화학 지식이 좀 있는 위키러라면 단박에 눈치챘을 테지만, 반응성이 극히 높은 플루오린과 염소 원자가 탄소와 결합하여 매우 안정적인 결합을 이루고 있다. (염소와 플루오린, 탄소는 비금속 원소이기에 공유결합이다. )즉 CFC는 극히 안정적인 분자이며 다른 물질과 반응을 거의 하지 않는다.[2] 그런데 이 안정성이 아이러니컬하게도 환경에 악영향을 미치는데, CFC 분자는 분자 수명이 100년이 넘으며 한번 공기중에 방출되면 변화하거나 파괴되는 일 없이 성층권까지 올라간다. 그런데 성층권에는 고에너지 광선인 자외선이 많이 내리쬐며, 자외선의 에너지가 CFC의 염소 원자를 분리하고 이 염소 원자가 성층권에 있는 오존과 반응하여[3][4] 오존으로부터 산소 원자를 흡수한다. 그러면 오존은 산소로 바뀌는데, 염소 원자(Cl) 하나가 무려 10만개의 오존 분자를 산소로 바꾼다. 일반적으로 염소 기체는 공기보다 무거워 오존과 반응할 일이 없는데, CFC가 염소 원자를 오존층까지 배달하는 셈인 것이다.

2.1. 온실가스

대표적인 온실가스 중 하나이다. 또 다른 온실가스로는 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 메테인(CH4) 등이 있다.
다른 가스에 비해 저렴하나, 오존층을 파괴하는 치명적인 문제로 인해 우리나라에서는 몬트리올 의정서의 영향 아래 2010년부터 프레온 가스의 사용이 금지되었다.
하지만 2010년쯤부터 오존층이 얇아지자 이에 의문을 품는 이들이 늘어났고, 급기야 중국이 가성비만 따져 프레온을 생산, 배출하고 있다는 이야기# 등이 도는 가운데 경북대 연구진이 2019년 5월 중국이 광범위하게 이를 생산, 배출해왔음을 증명해 냈다.# 게다가 이건 한국 연구진이 주도하에 영국, 미국, 일본, 스위스 연구진이 참여했고 이를 네이처지에 게재함으로서 국제적으로 인정받았고, 심지어 레딧에선 게재 반나절동안 10만 추천이 박히고, 조회수 1위를 찍기도 했다.
게다가 한국을 포함, 전세계적인 열돔 형성도 중국에서의 무분별한 배출에 따른 결과라고 의심 중이다.#

3. 종류

상품화 된 것들만 20종 이상이다.
  • Trichlorofluoromethane (Freon-11) : CCl3F
  • Dichlorodifluoromethane (Freon-12) : CCl2F2
  • Chlorotrifluoromethane (Freon-13) : CClF3
  • Chlorodifluoromethane (R-22) : CHClF2
  • Bromochlorodifluoromethane (Halon 1211, Freon 12B1) : CBrClF2
  • 2-bromo-2-chloro-1,1,1-trifluoroethane (Halon 2311) : CF3CHBrCl
  • HFC
앞글자에 'Cl'이 들어가지 않는다는 점에서 알 수 있듯이 분자 구조에는 염소가 포함되어 있지 않다. 그래서 오존층보다 낮은 고도에서 더 긴 파장의 자외선을 흡수해 오존층을 파괴하지 않는다. 그래서 한때 프레온 가스의 대체 물질로 각광받았으나, 온실 효과를 일으킨다는 점이 밝혀지면서 역시 사용이 금지되었다.

[1] 지금은 Non CFCs를 내세우며, HFO-1233zd를 사용하고 있다.[2] 그러나 과도한 접촉은 장기부전, 심하면 사망에 이르게 할 수 있다.[3] 그래서 프레온 가스뿐만 아니라 염소산화물은 모두 오존층을 파괴할 수 있다.[4] 염소 원자가 오존 분자를 분해시키는 메카니즘은 아래와 같다.
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O3 → Cl + 2O2

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