कार्बन टेट्राफ्लोराइड

टेट्राफ्लोरोमीथेन, जिसे कार्बन टेट्राफ्लोराइड या आर-14 के रूप में भी जाना जाता है, सबसे सरल perfluorocarbon (कार्बनफ्लोरीन) है।4). जैसा कि इसके IUPAC नाम से संकेत मिलता है, टेट्राफ्लोरोमीथेन हाइड्रोकार्बन मीथेन का प्रतिफ्लुओरिनेटेड समकक्ष है। इसे हेलोएल्केन या हलोमीथेन के रूप में भी वर्गीकृत किया जा सकता है। टेट्राफ्लोरोमीथेन एक उपयोगी रेफ्रिजरेंट है, लेकिन एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस भी है। कार्बन-फ्लोरीन बंधन की प्रकृति के कारण इसकी बंधन शक्ति बहुत अधिक है।

बॉन्डिंग
कई कार्बन-फ्लोरीन बांड और फ्लोरीन की उच्च वैद्युतीयऋणात्मकता के कारण, टेट्राफ्लोरोमीथेन में कार्बन का एक महत्वपूर्ण सकारात्मक आंशिक चार्ज होता है जो अतिरिक्त आयोनिक बंध चरित्र प्रदान करके चार कार्बन-फ्लोरीन बांड को मजबूत और छोटा करता है। कार्बनिक रसायन विज्ञान में कार्बन-फ्लोरीन बांड सबसे मजबूत एकल बंधन हैं। इसके अतिरिक्त, वे मजबूत होते हैं क्योंकि अधिक कार्बन-फ्लोरीन बांड एक ही कार्बन में जोड़े जाते हैं। फ्लोरोमेथेन, difluoromethane, ट्राइ[[फ्लोरोमीथेन]] और टेट्राफ्लोरोमीथेन के अणुओं द्वारा दर्शाए गए एक कार्बन ऑर्गोफ्लोरीन यौगिकों में, कार्बन-फ्लोरीन बांड टेट्राफ्लोरोमीथेन में सबसे मजबूत होते हैं। यह प्रभाव फ्लोरीन परमाणुओं और कार्बन के बीच बढ़े हुए कूलम्बिक आकर्षण के कारण होता है क्योंकि कार्बन का सकारात्मक आंशिक आवेश 0.76 होता है।

तैयारी
टेट्राफ्लोरोमीथेन वह उत्पाद है जब कार्बन सहित किसी भी कार्बन यौगिक को फ्लोरीन के वातावरण में जलाया जाता है। हाइड्रोकार्बन के साथ, हाइड्रोजिन फ्लोराइड  एक सह-उत्पाद है। यह पहली बार 1926 में रिपोर्ट किया गया था। यह सल्फर टेट्रा[[फ्लोराइड]] के साथ कार्बन डाईऑक्साइड, कार्बन मोनोआक्साइड या  एक विषैली गैस  के फ्लोरिनेशन द्वारा भी तैयार किया जा सकता है। व्यावसायिक रूप से यह  dichlorodifluoromethane  या क्लोरोट्रिफ्लोरोमीथेन के साथ हाइड्रोजन फ्लोराइड की प्रतिक्रिया द्वारा निर्मित होता है; यह धातु फ्लोराइड्स एमएफ, एमएफ के इलेक्ट्रोलीज़ के दौरान भी उत्पन्न होता है2 कार्बन इलेक्ट्रोड का उपयोग करना।

यद्यपि इसे असंख्य अग्रदूतों और फ्लोरीन से बनाया जा सकता है, तात्विक फ्लोरीन महंगा है और इसे संभालना मुश्किल है। फलस्वरूप, हाइड्रोजन फ्लोराइड का उपयोग करके औद्योगिक पैमाने पर तैयार किया जाता है:
 * सीसीएल2F2 + 2 एचएफ → सीएफ4 + 2 एचसीएल

प्रयोगशाला संश्लेषण
फ्लोरीन के साथ सिलिकन कार्बाइड  की प्रतिक्रिया से प्रयोगशाला में टेट्राफ्लोरोमीथेन और सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड तैयार किया जा सकता है।
 * सीआईसी + 4 एफ2 → सीएफ4 + सिफ4

प्रतिक्रियाएं
टेट्राफ्लोरोमीथेन, अन्य फ्लोरोकार्बन की तरह, कार्बन-फ्लोरीन बांड की ताकत के कारण बहुत स्थिर है। टेट्राफ्लोरोमीथेन में बंधों में 515 kJ⋅mol की बंधन ऊर्जा होती है-1. नतीजतन, यह एसिड और हाइड्रॉक्साइड्स के लिए निष्क्रिय है। हालांकि, यह क्षार धातुओं के साथ विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया करता है। थर्मल अपघटन या सीएफ का दहन4 जहरीली गैसें (कार्बोनिल फ्लोराइड और कार्बन मोनोऑक्साइड) पैदा करता है और पानी की उपस्थिति में हाइड्रोजन फ्लोराइड भी पैदा करेगा।

यह पानी में बहुत थोड़ा घुलनशील है (लगभग 20 mg⋅L-1), लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ मिश्रणीय।

उपयोग करता है
टेट्राफ्लोरोमीथेन का उपयोग कभी-कभी कम तापमान वाले शीतल  (आर-14) के रूप में किया जाता है। यह सिलिकॉन, सिलिकॉन डाइऑक्साइड, और सिलिकॉन नाइट्राइड के लिए प्लाज्मा नक़्क़ाशी के रूप में अकेले या ऑक्सीजन के संयोजन में  इलेक्ट्रानिक्स   microfabrication  में प्रयोग किया जाता है। इसका उपयोग न्यूट्रॉन डिटेक्टरों में भी होता है।

पर्यावरणीय प्रभाव
टेट्राफ्लोरोमीथेन एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है जो ग्रीनहाउस प्रभाव में योगदान करती है। यह बहुत स्थिर है, 50,000 वर्षों का वायुमंडलीय जीवनकाल है, और सीओ की तुलना में 6,500 गुना उच्च ग्रीनहाउस वार्मिंग क्षमता है।2. टेट्राफ्लोरोमीथेन वायुमंडल में सबसे प्रचुर मात्रा में परफ्लोरोकार्बन है, जहां इसे पीएफसी-14 के रूप में नामित किया गया है। इसकी वायुमंडलीय सांद्रता बढ़ रही है। 2019 तक, मानव निर्मित गैसें CFC-11 और CFC-12 PFC-14 की तुलना में एक मजबूत विकिरणकारी बल का योगदान जारी रखती हैं। हालांकि संरचनात्मक रूप से क्लोरोफ्लोरोकार्बन (सीएफसी) के समान है, टेट्राफ्लोरोमीथेन ओजोन की कमी नहीं करता है क्योंकि कार्बन-फ्लोरीन बंधन कार्बन और क्लोरीन के बीच की तुलना में बहुत मजबूत होता है। हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया का उपयोग करके अल्युमीनियम के उत्पादन के दौरान hexafluoroethane  के अलावा टेट्राफ्लोरोमीथेन के मुख्य औद्योगिक उत्सर्जन का उत्पादन किया जाता है। सीएफ़4 हेलोकर्बन जैसे अधिक जटिल यौगिकों के टूटने के उत्पाद के रूप में भी उत्पादित किया जाता है।

स्वास्थ्य जोखिम
इसके घनत्व के कारण, टेट्राफ्लोरोमीथेन हवा को विस्थापित कर सकता है, अपर्याप्त हवादार क्षेत्रों में श्वासावरोध का खतरा पैदा कर सकता है। अन्यथा, इसकी स्थिरता के कारण यह सामान्य रूप से हानिरहित है।

यह भी देखें

 * ऑक्टाफ्लोरोप्रोपेन

बाहरी संबंध

 * National Pollutant Inventory – Fluoride and compounds fact sheet
 * Data from Air Liquide
 * Vapor pressure graph at Air Liquide
 * MSDS at Oxford University
 * Protocol for measurement of tetrafluoromethane and hexafluoroethane from primary aluminium production
 * Chemical and physical properties table
 * WebBook page for CF4
 * WebBook page for CF4