CFC là gì? Chúng gây tác hại như thế nào đến tầng ozon?

Câu hỏi: CFC là gì? Chúng gây tác hại như thế nào đến tầng ozon?

Trả lời: 

Chất CFC tên tiếng anh là Chlorofluorocarbon là một hợp chất hữu cơ halogen hóa đầy đủ chứa cacbon, clo và flo. CFC được sản xuất như một dẫn xuất dễ bay hơi của khí methan, propan và etan.

Khí CFC được phân thành nhiều loại khác nhau: CFC 11, CFC 12 hay CFC 13. Hợp chất phổ biến nhất của CFC là dichlorodifluoromethan (R12 hay Freon-12). CFC được con người tổng hợp và sử dụng làm chất làm lạnh trong máy lạnh, tủ lạnh.

CFC phá hủy tầng ozon khí quyển nên việc sản xuất hợp chất này đã bị loại bỏ. Theo Nghị định thư Montreal năm 1987 và dần được thay thế bởi HFC hydrofluorocarbon như R-410A và R-134a.

Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm kiến thức về khí CFC nhé!

1. Lịch sử khí CFC

CFC được phát minh của nhà hóa học người Bỉ Frederic Swarts. Trong quá trình tổng hợp hợp chất CCl₄ (Carbon tetrachloride), ông thay đổi Clo bằng Flo nhằm tạo ra được CFC 11 và CFC 12 tức là CCl₃F và CCl₂F₂.

Vào khoảng thế kỉ 20, CFC được sử dụng rất phổ biến giúp ngành công nghiệp lạnh dần phát triển mạnh. Sở dĩ CFC được dùng nhiều vào thời đó . Vì nhờ vào môi chất có điểm sôi thấp, khó có khả năng phản ứng. Đặc biệt độc tính thấp hơn các môi chất đa. Các tính chất của CFC lúc bấy giờ đáp ứng nhu cầu của các nhà khoa học.

Tuy nhiên, sau thời gian sử dụng thì các nhà khoa học đã phát hiện ra tầng ozon bị ảnh hưởng nặng nề, cụ thể là bị lủng, và nguyên nhân chủ yếu đến từ khí CFC. Vì thế đến năm 2000,trong nghị định thư Montreal đã được ký và kêu gọi các nước tuyệt đối không được sử dụng CFC trong công nghiệp.

2. Cấu trúc khí CFC

Cacbon trong các liên kết CFC đối xứng tứ diện giống như các ankan đơn giản. Do các nguyên tử Clo và Flo chênh nhau nhiều về kích cỡ và điện tích hiệu dụng. Tính chất vật lý của khí CFC và HCFC có thể được thay đổi khi điều chỉnh lượng và đặc tính của các nguyên tử halogen.

Chúng rất dễ bay hơi nhưng vẫn ít hơn so với ankan mẹ do tính phân cực gây ra bởi các halogen, gây tương tác giữa các phân tử. CFC có điểm sôi cao hơn bởi vì các clorua là phân cực mạnh hơn florua.

CFC khó cháy hơn so với methan, nguyên nhân là do chúng chứa ít liên kết C-H hơn và các halogenua đã giải phóng dập tắt các các gốc tự do duy trì sự cháy.

Mật độ của các CFC cao hơn của các ankan tương ứng tương đồng với số lượng clorua.

3. Phản ứng CFC

Phân rã quang của một liên kết C-Cl là phản ứng quan trọng nhất của CFC

CCl₃F → CCl₂F^- + Cl^-

Cl^- hoạt động rất khác so với Cl₂, Cl^- tồn tại lâu ở tầng ozon và khiến tầng ozon bị phá hủy.

4. Khí CFC có ở đâu?

CFC được sử dụng chủ yếu trong làm lạnh, điều hòa không khí. Chất khí này có tác hại rất lớn đến sức khỏe con người. CFC được sử dụng như chất làm lạnh, chất đẩy trong bình xịt kiến, chất tẩy nhờn kim loại, trong lửa bình chữa cháy và như là một dung môi làm sạch khô.

Vì CFC là những chất rất dễ bay hơi và kém hòa tan trong nước nên chủ yếu được tan vào không khí thông qua sự bay hơi trong quá trình sản xuất và sử dụng. Khi đó CFC sẽ phát tán trên bề mặt nước và bay hơi trong vòng vài ngày. CFC còn có thể dễ dàng thấm vào nước ngầm và dần làm biến chất nước ngầm.

5. Tác hại của khí CFC với sức khỏe và môi trường

CFC có một đặc điểm tính ổn định cao và không bị phân huỷ. vì thế, khi bị tiết ra môi trường, khí CFC khả năng đạt tới thượng tầng khí quyển. Sau đó, chúng sẽ bị các tia cực tím phân huỷ. Mặc dù có tính ổn định cao nhưng tốc độ phân hủy của CFC lại rất nhanh khi tầng ozon bị tổn thương.

Điều này đồng nghĩa với việc các bức xạ cực tím tới được những tầng khí quyển thấp hơn. vì thế, CFC không những gây hại tới tầng ozon mà còn khiến trái đất phải tiếp xúc với các bức xạ cực tím nhiều hơn. Cũng do tính trơ của CFC (khó phản ứng với chất khác) nên nó sẽ phá hủy tầng ozon. Khi không bị tia cực tím phân hủy, CFC khả năng tồn tại tới gần 100 năm.

CFC cũng là một loại khí độc hại. Dù loại khí này có độc tính không cao, nhưng nếu con người tiếp xúc với nồng độ quá cao (từ 11% trở nên) sẽ làm tác động tới sức khỏe. chi tiết là hoa mắt, chóng mặt, đau đầu, mất tập trung, rối loạn nhịp tim. Thậm chí nếu nồng độ quá cao còn khả năng gây tử vong. Vì thế, CFC hiện đã là một chất bị cấm dùng hiện nay.

6. Khí CFC phá hủy tầng ozon như thế nào? Ảnh hưởng hiệu ứng nhà kính ra sao?

CFC là những hóa chất do con người tổng hợp để sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và từ đó xâm nhập vào khí quyển. CFC 11 hoặc CFCl₃ hoặc CFCl₂ hoặc CF₂Cl₂ (còn gọi là freon 12 hoặc F12) là những chất thông dụng của CFC. Một lượng nhỏ CFC khác là CHC₁F₂ (hoặc F22), CCl₄ và CF₄ cũng xâm nhập vào khí quyển.

Cả hai hợp chất CFC 11 và CFC 12 hoặc freon đều là những hợp chất có ý nghĩa kinh tế cao, việc sản xuất và sử dụng chúng đã tăng lên rất nhanh trong hai thập niên vừa qua. Chúng tồn tại cả ở dạng sol khí và không sol khí. Dạng sol khí thường làm tổn hại tầng ôzôn, do đó là sự báo động về môi trường, những dạng không sol khí thì vẫn tiếp tục sản xuất và ngày càng tăng về số lượng.

CFC có tính ổn định cao và không bị phân hủy. Khi CFC đạt tới thượng tầng khí quyển, chúng sẽ được các tia cực tím phân hủy. Tốc độ phân hủy CFC sẽ rất nhanh nếu tầng ozon bị tổn thương và các bức xạ cực tím tới được những tầng khí quyển thấp hơn.