Clorofluorocarbonados

Los clorofluorocarbonos y los hidroclorofluorocarbonos (ambos clorofluorocarbonados) son hidrocarburos total o parcialmente halogenados que contienen carbono (C), hidrógeno (H), cloro (Cl) y flúor (F), producidos como derivados volátiles de metano, etano y propano. También son comúnmente conocidos por el nombre de marca DuPont Freon.

El representante más común es el diclorodifluorometano (R-12 o Freon-12). Muchos CFC se han utilizado ampliamente como refrigerantes, propulsores (en aplicaciones de aerosol) y disolventes. Debido a que los CFC contribuyen al agotamiento del ozono en la atmósfera superior, la fabricación de dichos compuestos se eliminó gradualmente en virtud del Protocolo de Montreal y se están reemplazando con otros productos como los hidrofluorocarbonos (HFC), incluidos el R-410A y el R-134a.

Estructura, propiedades y producción.

Como en los alcanos más simples, el carbono en los CFC se une con simetría tetraédrica. Debido a que los átomos de flúor y cloro difieren mucho en tamaño y carga efectiva del hidrógeno y entre sí, los CFC derivados del metano se desvían de la simetría tetraédrica perfecta.

Las propiedades físicas de los CFC y los HCFC se pueden ajustar mediante cambios en el número y la identidad de los átomos de halógeno. En general, son volátiles pero menos que sus alcanos originales. La disminución de la volatilidad se atribuye a la polaridad molecular inducida por los haluros, que induce interacciones intermoleculares. Así, el metano hierve a -161 °C mientras que los fluorometanos hierven entre -51,7 (CF ₂ H ₂) y -128 °C (CF ₄). Los CFC tienen puntos de ebullición aún más altos porque el cloruro es aún más polarizable que el fluoruro. Debido a su polaridad, los CFC son solventes útiles y sus puntos de ebullición los hacen adecuados como refrigerantes. Los CFC son mucho menos inflamables que el metano, en parte porque contienen menos enlaces CH y en parte porque, en el caso de los cloruros y bromuros, los haluros liberados apagan los radicales libres que sustentan las llamas.

Las densidades de los CFC son más altas que las de sus alcanos correspondientes. En general, la densidad de estos compuestos se correlaciona con el número de cloruros.

Los CFC y los HCFC se producen normalmente por intercambio de halógenos a partir de metanos y etanos clorados. Ilustrativa es la síntesis de clorodifluorometano a partir de cloroformo:HCl ₃ + 2 HF → HCF ₂ Cl + 2 HCl

Los derivados bromados son generados por reacciones de radicales libres de hidroclorofluorocarbonos, reemplazando los enlaces CH con enlaces C-Br. La producción del anestésico 2-bromo-2-cloro-1,1,1-trifluoroetano ("halotano") es ilustrativa:CF ₃ CH ₂ Cl + Br ₂ → CF ₃ CHBrCl + HBr

Aplicaciones

Los CFC y los HCFC se utilizan en diversas aplicaciones debido a su baja toxicidad, reactividad e inflamabilidad. Se han examinado todas las permutaciones de flúor, cloro e hidrógeno basadas en metano y etano y la mayoría se han comercializado. Además, se conocen muchos ejemplos de cantidades más altas de carbono, así como compuestos relacionados que contienen bromo. Los usos incluyen refrigerantes, agentes de soplado, propulsores de aerosoles en aplicaciones médicas y solventes desengrasantes.

Anualmente se producen miles de millones de kilogramos de clorodifluorometano como precursor del tetrafluoroetileno, el monómero que se convierte en teflón.

Clases de compuestos, nomenclatura

• Clorofluorocarbonos (CFC): cuando se derivan del metano y el etano, estos compuestos tienen las fórmulas CCl _m F _4−m y C ₂ Cl _m F _6−m, donde m es distinto de cero.
• Hidroclorofluorocarbonos (HCFC): cuando se derivan del metano y el etano, estos compuestos tienen la fórmula CCl _m F _n H _4−m−n y C ₂ Cl _x F _y H _6−x−y, donde m, n, x y y son distintos de cero.
• y los bromofluorocarbonos tienen fórmulas similares a los CFC y HCFC pero también incluyen bromo.
• Hidrofluorocarbonos (HFC): cuando se derivan del metano, etano, propano y butano, estos compuestos tienen las fórmulas respectivas CF _m H _4−m, C ₂ F _m H _6−m, C ₃ F _m H _8−m y C ₄ F _m H _10−m, donde m es distinto de cero.

Sistema de numeración

Se utilizará un sistema de numeración especial para los alcanos fluorados, con el prefijo Freon-, R-, CFC- y HCFC-, donde el valor más a la derecha indica el número de átomos de flúor, el siguiente valor a la izquierda es el número de átomos de hidrógeno más 1, y el siguiente valor a la izquierda es el número de átomos de carbono menos uno (no se indican los ceros), y los átomos restantes son cloro.

Freon-12, por ejemplo, indica un derivado del metano (solo dos números) que contiene dos átomos de flúor (los segundos 2) y ningún hidrógeno (1-1=0). Es por lo tanto CCl ₂ F ₂.

Otra ecuación que se puede aplicar para obtener la fórmula molecular correcta de los compuestos de la clase CFC/R/Freon es tomar la numeración y agregarle 90. El valor resultante dará el número de carbonos como el primer número, el segundo número da el número de átomos de hidrógeno y el tercer número da el número de átomos de flúor. El resto de los enlaces de carbono no contabilizados están ocupados por átomos de cloro. El valor de esta ecuación es siempre un número de tres cifras. Un ejemplo fácil es el de CFC-12, que da: 90+12=102 -> 1 carbono, 0 hidrógenos, 2 átomos de flúor y, por lo tanto, 2 átomos de cloro que dan como resultado CCl ₂ F ₂. La principal ventaja de este método de deducir la composición molecular en comparación con el método descrito en el párrafo anterior es que da el número de átomos de carbono de la molécula.

Los freones que contienen bromo se representan con cuatro números. Los isómeros, que son comunes para los derivados del etano y el propano, se indican con letras después de los números:

esconderPrincipales CFC
Nombre sistemático	Nombre(s) común(es)/trivial(es), código	Punto de ebullición (°C)	Fórmula
Triclorofluorometano	Freón-11, R-11, CFC-11	23.77	CCl 3 F
diclorodifluorometano	Freón-12, R-12, CFC-12	−29,8	CCl 2 F 2
clorotrifluorometano	Freón-13, R-13, CFC-13	−81	CClF 3
diclorofluorometano	R-21, HCFC-21	8.9	CHCl2F _ _
clorodifluorometano	R-22, HCFC-22	−40,8	CHClF 2
clorofluorometano	Freón 31, R-31, HCFC-31	−9,1	CH 2 ClF
bromoclorodifluorometano	BCF, halón 1211, H-1211, freón 12B1	−3,7	CBrClF 2
1,1,2-tricloro-1,2,2-trifluoroetano	Freón 113, R-113, CFC-113, 1,1,2-triclorotrifluoroetano	47.7	Cl 2 FC-CClF 2
1,1,1-tricloro-2,2,2-trifluoroetano	Freón 113a, R-113a, CFC-113a	45,9	Cl 3 C-CF 3
1,2-dicloro-1,1,2,2-tetrafluoroetano	Freón 114, R-114, CFC-114, Diclorotetrafluoroetano	3.8	ClF 2 C-CClF 2
1-cloro-1,1,2,2,2-pentafluoroetano	Freón 115, R-115, CFC-115, Cloropentafluoroetano	−38	ClF 2 C-CF 3
2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoroetano	R-124, HCFC-124	−12	CHFClCF 3
1,1-dicloro-1-fluoroetano	R-141b, HCFC-141b	32	Cl 2 FC-CH 3
1-cloro-1,1-difluoroetano	R-142b, HCFC-142b	−9,2	ClF 2 C-CH 3
Tetracloro-1,2-difluoroetano	Freón 112, R-112, CFC-112	91.5	CCl 2 FCCl 2 F
Tetracloro-1,1-difluoroetano	Freón 112a, R-112a, CFC-112a	91.5	CClF 2 CCl 3
1,1,2-triclorotrifluoroetano	Freón 113, R-113, CFC-113	48	CCl 2 FCClF 2
1-bromo-2-cloro-1,1,2-trifluoroetano	Halón 2311a	51.7	CHClFCBrF 2
2-bromo-2-cloro-1,1,1-trifluoroetano	Halón 2311	50.2	CF 3 CHBrCl
1,1-dicloro-2,2,3,3,3-pentafluoropropano	R-225ca, HCFC-225ca	51	CF 3 CF 2 CHCl 2
1,3-dicloro-1,2,2,3,3-pentafluoropropano	R-225cb, HCFC-225cb	56	CClF 2 CF 2 CHClF

Reacciones

La reacción más importante de los CFC es la escisión fotoinducida de un enlace C-Cl:CCl ₃ F → CCl ₂ F + Cl

El átomo de cloro, escrito a menudo como Cl, se comporta de manera muy diferente a la molécula de cloro (Cl ₂). El radical Cl tiene una vida prolongada en la atmósfera superior, donde cataliza la conversión de ozono en O ₂. El ozono absorbe la radiación UV-B, por lo que su agotamiento permite que una mayor cantidad de esta radiación de alta energía llegue a la superficie de la Tierra. Los átomos de bromo son catalizadores aún más eficientes; por lo tanto, los CFC bromados también están regulados.

Impacto como gases de efecto invernadero

Los CFC se eliminaron a través del Protocolo de Montreal debido a su participación en el agotamiento del ozono.

Los impactos atmosféricos de los CFC no se limitan a su función como sustancias químicas que agotan la capa de ozono. Las bandas de absorción infrarrojas evitan que el calor en esa longitud de onda se escape de la atmósfera terrestre. Los CFC tienen sus bandas de absorción más fuertes de los enlaces CF y C-Cl en la región espectral de 7,8 a 15,3 µm, denominada "ventana atmosférica" ​​debido a la transparencia relativa de la atmósfera dentro de esta región.

La fuerza de las bandas de absorción de los CFC y la susceptibilidad única de la atmósfera a las longitudes de onda en las que los CFC (de hecho, todos los compuestos de flúor covalentes) absorben la radiación crean un "súper" efecto invernadero a partir de los CFC y otros gases que contienen flúor no reactivos, como los perfluorocarbonos, los HFC, los HCFC, bromofluorocarbonos, SF ₆ y NF ₃. Esta absorción de “ventana atmosférica” se intensifica por la baja concentración de cada CFC individual. Debido a que el CO ₂ está cerca de la saturación con altas concentraciones y pocas bandas de absorción infrarroja, el balance de radiación y, por lo tanto, el efecto invernadero tiene poca sensibilidad a los cambios en la concentración de CO _2; el aumento de temperatura es aproximadamente logarítmico.Por el contrario, la baja concentración de CFC permite que sus efectos aumenten linealmente con la masa, por lo que los clorofluorocarbonos son gases de efecto invernadero con un potencial mucho mayor para aumentar el efecto invernadero que el CO ₂.

Los grupos están eliminando activamente los CFC heredados para reducir su impacto en la atmósfera.

Según la NASA en 2018, el agujero en la capa de ozono ha comenzado a recuperarse como resultado de las prohibiciones de CFC.

Historia

El tetracloruro de carbono (CCl ₄) se usó en extintores de incendios y "granadas antiincendios" de vidrio desde finales del siglo XIX hasta casi el final de la Segunda Guerra Mundial. La experimentación con cloroalcanos para la supresión de incendios en aviones militares comenzó al menos en la década de 1920. Freón es el nombre comercial de un grupo de CFC que se utilizan principalmente como refrigerantes, pero también tienen usos en la extinción de incendios y como propulsores en latas de aerosol. El bromometano se usa ampliamente como fumigante. El diclorometano es un solvente industrial versátil.

El científico belga Frédéric Swarts fue pionero en la síntesis de CFC en la década de 1890. Desarrolló un agente de intercambio efectivo para reemplazar el cloruro en tetracloruro de carbono con fluoruro para sintetizar CFC-11 (CCl ₃ F) y CFC-12 (CCl ₂ F ₂).

A fines de la década de 1920, Thomas Midgley Jr. mejoró el proceso de síntesis y lideró el esfuerzo por usar CFC como refrigerante para reemplazar el amoníaco (NH ₃), el clorometano (CH ₃ Cl) y el dióxido de azufre (SO ₂), que son tóxicos pero eran de uso común. En la búsqueda de un nuevo refrigerante, los requisitos para el compuesto eran: bajo punto de ebullición, baja toxicidad y, en general, no reactivo. En una demostración para la Sociedad Química Estadounidense, Midgley demostró de manera extravagante todas estas propiedades al inhalar una bocanada de gas y usarla para apagar una vela en 1930.

Desarrollo y uso comercial.

Durante la Segunda Guerra Mundial, varios cloroalcanos eran de uso estándar en aviones militares, aunque estos primeros halones sufrían una toxicidad excesiva. Sin embargo, después de la guerra, también se hicieron más comunes en la aviación civil. En la década de 1960, los fluoroalcanos y bromofluoroalcanos estuvieron disponibles y rápidamente se reconocieron como materiales altamente efectivos para combatir incendios. Gran parte de la investigación inicial con el halón 1301 se llevó a cabo bajo los auspicios de las Fuerzas Armadas de EE. UU., mientras que el halón 1211 se desarrolló, inicialmente, principalmente en el Reino Unido. A fines de la década de 1960, eran estándar en muchas aplicaciones donde los extintores de agua y polvo seco representaban una amenaza de daño a la propiedad protegida, incluidas las salas de computadoras, los interruptores de telecomunicaciones, los laboratorios, los museos y las colecciones de arte. Comenzando con los buques de guerra, en la década de 1970,

A principios de la década de 1980, los bromofluoroalcanos eran de uso común en aeronaves, barcos y vehículos grandes, así como en galerías e instalaciones informáticas. Sin embargo, comenzaba a expresarse preocupación por el impacto de los cloroalcanos y bromoalcanos en la capa de ozono. El Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono no cubría los bromofluoroalcanos, ya que en ese momento se pensaba que la descarga de emergencia de los sistemas de extinción era demasiado pequeña en volumen para producir un impacto significativo y demasiado importante para la seguridad humana como para restringirla.

Regulación

Desde finales de la década de 1970, el uso de CFC ha estado fuertemente regulado debido a sus efectos destructivos sobre la capa de ozono. Después del desarrollo de su detector de captura de electrones, James Lovelock fue el primero en detectar la presencia generalizada de CFC en el aire y encontró una fracción molar de 60 ppt de CFC-11 en Irlanda. En una expedición de investigación autofinanciada que finalizó en 1973, Lovelock midió el CFC-11 tanto en el Ártico como en la Antártida, encontró la presencia del gas en cada una de las 50 muestras de aire recolectadas y concluyó que los CFC no son peligrosos para el medio ambiente.. Sin embargo, el experimento proporcionó los primeros datos útiles sobre la presencia de CFC en la atmósfera. El daño causado por los CFC fue descubierto por Sherry Rowland y Mario Molina quienes, luego de escuchar una conferencia sobre el tema de la obra de Lovelock, se embarcó en una investigación que resultó en la primera publicación que sugería la conexión en 1974. Resulta que una de las características más atractivas de los CFC, su baja reactividad, es clave para sus efectos más destructivos. La falta de reactividad de los CFC les da una vida útil que puede superar los 100 años, lo que les da tiempo para difundirse en la estratosfera superior. Una vez en la estratosfera, la radiación ultravioleta del sol es lo suficientemente fuerte como para provocar la escisión homolítica del enlace C-Cl. En 1976, bajo la Ley de Control de Sustancias Tóxicas, la EPA prohibió la fabricación comercial y el uso de CFC y propulsores de aerosoles. Posteriormente, esto fue reemplazado por una regulación más amplia de la EPA en virtud de la Ley de Aire Limpio para abordar el agotamiento del ozono estratosférico.

En 1987, en respuesta a un dramático agotamiento estacional de la capa de ozono sobre la Antártida, los diplomáticos en Montreal forjaron un tratado, el Protocolo de Montreal, que pedía reducciones drásticas en la producción de CFC. El 2 de marzo de 1989, 12 países de la Comunidad Europea acordaron prohibir la producción de todos los CFC para finales de siglo. En 1990, los diplomáticos se reunieron en Londres y votaron a favor de fortalecer significativamente el Protocolo de Montreal al pedir la eliminación completa de los CFC para el año 2000. Para el año 2010, los CFC también deberían haberse eliminado por completo de los países en desarrollo.

Debido a que los únicos CFC disponibles para los países que se adhieren al tratado provienen del reciclaje, sus precios han aumentado considerablemente. El fin mundial de la producción también debería terminar con el contrabando de este material. Sin embargo, existen problemas actuales de contrabando de CFC, como lo reconoció el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) en un informe de 2006 titulado "Comercio ilegal de sustancias que agotan la capa de ozono". El PNUMA estima que entre 16 000 y 38 000 toneladas de CFC pasaron por el mercado negro a mediados de la década de 1990. El informe estimó que entre 7.000 y 14.000 toneladas de CFC se introducen de contrabando anualmente en los países en desarrollo. Los países asiáticos son los de mayor contrabando; a partir de 2007, se descubrió que China, India y Corea del Sur representaban alrededor del 70 % de la producción mundial de CFC; Corea del Sur luego prohibió la producción de CFC en 2010.También se examinaron las posibles razones del contrabando continuo de CFC: el informe señaló que muchos productos que producen CFC prohibidos tienen una vida útil prolongada y siguen funcionando. El costo de reemplazar el equipo de estos artículos a veces es más económico que equiparlos con un electrodoméstico más amigable con el ozono. Además, el contrabando de CFC no se considera un problema importante, por lo que las sanciones percibidas por el contrabando son bajas. En 2018, se llamó la atención del público sobre el problema de que en un lugar desconocido en el este de Asia se ha producido una cantidad estimada de 13,000 toneladas métricas anuales de CFC desde aproximadamente 2012 en violación del protocolo. Si bien es probable que finalmente se eliminen los CFC, se están realizando esfuerzos para detener estos problemas actuales de incumplimiento.

En el momento del Protocolo de Montreal, se comprendió que las descargas deliberadas y accidentales durante las pruebas y el mantenimiento del sistema representaban volúmenes sustancialmente mayores que las descargas de emergencia y, en consecuencia, los halones se incluyeron en el tratado, aunque con muchas excepciones.

Brecha regulatoria

Si bien la producción y el consumo de CFC están regulados por el Protocolo de Montreal, las emisiones de los bancos existentes de CFC no están reguladas por el acuerdo. En 2002, había un estimado de 5.791 kilotoneladas de CFC en productos existentes como refrigeradores, acondicionadores de aire, latas de aerosol y otros. Se prevé que aproximadamente un tercio de estos CFC se emitan durante la próxima década si no se toman medidas, lo que representa una amenaza tanto para la capa de ozono como para el clima. Una proporción de estos CFC se puede capturar y destruir de forma segura.

Regulación y DuPont

En 1978, Estados Unidos prohibió el uso de CFC como el freón en latas de aerosol, el comienzo de una larga serie de acciones regulatorias contra su uso. La patente de fabricación crítica de DuPont para el freón ("Proceso para la fluoración de halohidrocarburos", patente estadounidense n.° 3258500) vencía en 1979. Junto con otros pares industriales, DuPont formó un grupo de cabildeo, la "Alianza para una política responsable de CFC", para combatir reglamentos de compuestos que agotan la capa de ozono. En 1986, DuPont, con nuevas patentes en la mano, revirtió su postura anterior y condenó públicamente los CFC. Los representantes de DuPont comparecieron ante el Protocolo de Montreal instando a que se prohibieran los CFC en todo el mundo y afirmaron que sus nuevos HCFC satisfarían la demanda mundial de refrigerantes.

Eliminación de CFC

El uso de ciertos cloroalcanos como solventes para aplicaciones a gran escala, como la limpieza en seco, ha sido eliminado, por ejemplo, por la directiva IPPC sobre gases de efecto invernadero en 1994 y por la directiva de compuestos orgánicos volátiles (COV) de la UE en 1997. Permitido Los usos de los clorofluoroalcanos son solo medicinales.

Los bromofluoroalcanos se han eliminado en gran medida y la posesión de equipos para su uso está prohibida en algunos países como los Países Bajos y Bélgica a partir del 1 de enero de 2004, según el Protocolo de Montreal y las directrices de la Unión Europea.

La producción de nuevas existencias cesó en la mayoría de los países (probablemente en todos) en 1994. Sin embargo, muchos países aún exigen que las aeronaves estén equipadas con sistemas de supresión de incendios con halones porque no se ha descubierto una alternativa segura y completamente satisfactoria para esta aplicación. También hay algunos otros usos altamente especializados. Estos programas reciclan halones a través de "bancos de halones" coordinados por Halon Recycling Corporation para garantizar que la descarga a la atmósfera ocurra solo en una emergencia real y para conservar las existencias restantes.

Los sustitutos provisionales de los CFC son los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), que agotan el ozono estratosférico, pero en mucha menor medida que los CFC. En última instancia, los hidrofluorocarbonos (HFC) reemplazarán a los HCFC. A diferencia de los CFC y los HCFC, los HFC tienen un potencial de agotamiento del ozono (ODP) de 0. DuPont comenzó a producir hidrofluorocarbonos como alternativas al freón en la década de 1980. Estos incluían refrigerantes Suva y propulsores Dymel. Los refrigerantes naturales son soluciones respetuosas con el clima que disfrutan de un apoyo cada vez mayor de grandes empresas y gobiernos interesados ​​en reducir las emisiones de calentamiento global de la refrigeración y el aire acondicionado.

Eliminación de HFC y HCFC

Los hidrofluorocarbonos están incluidos en el Protocolo de Kioto y están regulados por la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal debido a su potencial de calentamiento global muy alto y al reconocimiento de las contribuciones de los halocarbonos al cambio climático.

El 21 de septiembre de 2007, aproximadamente 200 países acordaron acelerar la eliminación de los hidroclorofluorocarbonos por completo para 2020 en una cumbre de Montreal patrocinada por las Naciones Unidas. A las naciones en desarrollo se les dio hasta 2030. Muchas naciones, como Estados Unidos y China, que anteriormente se habían resistido a tales esfuerzos, estuvieron de acuerdo con el cronograma de eliminación acelerada.

Desarrollo de alternativas para los CFC

El trabajo sobre alternativas para los clorofluorocarbonos en los refrigerantes comenzó a fines de la década de 1970, luego de que se publicaran las primeras advertencias de daño al ozono estratosférico.

Los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) son menos estables en la atmósfera inferior, lo que les permite descomponerse antes de llegar a la capa de ozono. No obstante, una fracción significativa de los HCFC se descompone en la estratosfera y ha contribuido a que se acumule allí más cloro de lo previsto originalmente. Alternativas posteriores que carecen de cloro, los hidrofluorocarbonos (HFC) tienen una vida útil aún más corta en la atmósfera inferior.Uno de estos compuestos, HFC-134a, se usó en lugar de CFC-12 en acondicionadores de aire para automóviles. Los refrigerantes de hidrocarburos (una mezcla de propano e isobutano) también se usaron ampliamente en sistemas móviles de aire acondicionado en Australia, EE. UU. y muchos otros países, ya que tenían excelentes propiedades termodinámicas y funcionaban particularmente bien en temperaturas ambiente altas. El 1,1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) ha reemplazado al HFC-134a debido a sus bajos valores de ODP y GWP. Y de acuerdo con el Protocolo de Montreal, se supone que el HCFC-141b se eliminará por completo y se reemplazará con sustancias con cero PAO, como ciclopentano, HFO y HFC-345a, antes de enero de 2020.

Entre los refrigerantes naturales (junto con el amoníaco y el dióxido de carbono), los hidrocarburos tienen impactos ambientales insignificantes y también se usan en todo el mundo en aplicaciones de refrigeración doméstica y comercial, y están disponibles en nuevos acondicionadores de aire de sistema dividido. Varios otros solventes y métodos han reemplazado el uso de CFC en análisis de laboratorio.

En los inhaladores de dosis medidas (MDI), se desarrolló como propulsor un sustituto que no afecta al ozono, conocido como " hidrofluoroalcano ".

Aplicaciones y reemplazos para CFC
Solicitud	CFC usado anteriormente	Reemplazo
Refrigeración y aire acondicionado	CFC-12 (CCl2F2); CFC-11 (CCl3F ); CFC - 13 (CClF3); HCFC- 22 (CHClF2); CFC-113 ( Cl2FCCClF2 ); CFC-114 (CClF2CClF2); CFC-115 ( CF3CClF2 );	HFC-23 (3 CHF); HFC-134a ( CF3CFH2 ); HFC-507 (una mezcla azeotrópica 1:1 de HFC 125 (CF 3 CHF2) y HFC-143a (CF 3 CH 3)); HFC 410 (una mezcla azeotrópica 1:1 de HFC-32 (CF 2 H 2) y HFC-125 (CF 3 CF 2 H))
Propelentes en aerosoles medicinales	CFC-114 (CClF 2 CClF 2)	HFC-134a ( CF3CFH2 ); HFC-227ea (CF 3 CHFCF 3)
Agentes de soplado para espumas	CFC-11 (CCl3F ); CFC 113 ( Cl2FCCClF2 ); HCFC - 141b (CCl2FCH3)	HFC - 245fa (CF3CH2CHF2); HFC-365 mfc (CF 3 CH 2 CF 2 CH 3)
Disolventes, agentes desengrasantes, agentes de limpieza	CFC-11 (CCl3F ); CFC- 113 (CCl2FCClF2)	Ninguna

Trazador de la circulación oceánica

Debido a que la historia temporal de las concentraciones de CFC en la atmósfera es relativamente bien conocida, han representado una restricción importante en la circulación oceánica. Los CFC se disuelven en el agua de mar en la superficie del océano y posteriormente se transportan al interior del océano. Debido a que los CFC son inertes, su concentración en el interior del océano refleja simplemente la convolución de su evolución en el tiempo atmosférico y la circulación y mezcla del océano.

Edad del agua del océano derivada de trazadores de CFC y SF ₆

Los clorofluorocarbonos (CFC) son compuestos antropogénicos que se han liberado a la atmósfera desde la década de 1930 en diversas aplicaciones, como aire acondicionado, refrigeración, agentes espumantes en espumas, aislamientos y materiales de embalaje, propelentes en latas de aerosol y como solventes. La entrada de CFC en el océano los hace extremadamente útiles como trazadores transitorios para estimar las tasas y las vías de circulación oceánica y los procesos de mezcla. Sin embargo, debido a las restricciones de producción de CFC en la década de 1980, las concentraciones atmosféricas de CFC-11 y CFC-12 han dejado de aumentar, y la proporción de CFC-11 a CFC-12 en la atmósfera ha disminuido constantemente, lo que dificulta la datación de masas de agua. más problemático. Por cierto, la producción y liberación de hexafluoruro de azufre (SF ₆) han aumentado rápidamente en la atmósfera desde la década de 1970. Al igual que los CFC, el SF ₆ también es un gas inerte y no se ve afectado por las actividades químicas o biológicas oceánicas. Por lo tanto, el uso de CFC junto con SF ₆ como marcador resuelve los problemas de datación del agua debido a la disminución de las concentraciones de CFC.

El uso de CFC o SF ₆ como indicador de la circulación oceánica permite derivar las tasas de los procesos oceánicos debido a la función de fuente dependiente del tiempo. El tiempo transcurrido desde que una masa de agua subsuperficial estuvo en contacto por última vez con la atmósfera es la edad derivada del trazador. Las estimaciones de la edad se pueden derivar en función de la presión parcial de un compuesto individual y la relación de la presión parcial de los CFC entre sí (o SF ₆).

Técnicas de datación por presión parcial y relación.

La edad de una parcela de agua se puede estimar por la edad de presión parcial de CFC (pCFC) o la edad de presión parcial de SF ₆ (pSF ₆). La edad pCFC de una muestra de agua se define como:

donde [CFC] es la concentración de CFC medida (pmol kg) y F es la solubilidad del gas CFC en el agua de mar en función de la temperatura y la salinidad. La presión parcial de CFC se expresa en unidades de 10 a 12 atmósferas o partes por trillón (ppt). Las medidas de solubilidad de CFC-11 y CFC-12 han sido medidas previamente por Warner y Weiss. Además, la medida de solubilidad de CFC-113 fue medida por Bu y Warner y SF ₆ por Wanninkhof et al. y Bullister et al. Los autores de tesis mencionados anteriormente han expresado la solubilidad (F) a una presión total de 1 atm como:

donde F = solubilidad expresada en mol l o mol kg atm, T = temperatura absoluta, S = salinidad en partes por mil (ppt), a ₁, a ₂, a ₃, b ₁, b ₂ y b ₃ son constantes determinarse a partir de los mínimos cuadrados ajustados a las medidas de solubilidad. Esta ecuación se deriva de la ecuación integrada de Van 't Hoff y la dependencia logarítmica de la salinidad de Setchenow.

Cabe señalar que la solubilidad de los CFC aumenta con la disminución de la temperatura en aproximadamente un 1 % por grado Celsius.

Una vez que se deriva la presión parcial del CFC (o SF ₆), se compara con los historiales temporales atmosféricos para CFC-11, CFC-12 o SF ₆ en los que el pCFC corresponde directamente al año con el mismo. La diferencia entre la fecha correspondiente y la fecha de recogida de la muestra de agua de mar es la edad media de la parcela de agua. La edad de una parcela de agua también se puede calcular utilizando la relación de dos presiones parciales de CFC o la relación de la presión parcial de SF ₆ a una presión parcial de CFC.

La seguridad

De acuerdo con sus hojas de datos de seguridad de materiales, los CFC y los HCFC son líquidos y gases incoloros, volátiles y no tóxicos con un olor etéreo ligeramente dulce. La sobreexposición a concentraciones del 11% o más puede causar mareos, pérdida de concentración, depresión del sistema nervioso central o arritmia cardíaca. Los vapores desplazan el aire y pueden causar asfixia en espacios confinados. Aunque no son inflamables, sus productos de combustión incluyen ácido fluorhídrico y especies relacionadas. La exposición ocupacional normal está clasificada en 0,07% y no presenta ningún riesgo grave para la salud.