蝌蚪五线谱
专注做权威、有趣、贴近生活的互联网科学传播

冷冻剂氟利昂能杀人于无形?这集柯南必须拥有姓名

蝌蚪五线谱

哪里有柯南,哪里就有命案,《名侦探柯南》中你印象最深的杀人事件是什么?

比如《花香杀人事件》......

凶手将毒药藏在花蕊中,然后用冷冻剂氟利昂将花瓣冷冻住,由于每个人都要佩戴由花瓣制成的胸针,当时间一到,花瓣解冻绽放,这时花瓣内的毒气开始泄露,真正做到“杀人于无形”。

图片

图源《名侦探柯南》

氟利昂曾是空调和冰箱中常用的冷冻剂,你对这个名字熟悉吗?

图片

氟利昂的前世今生

19世纪,科学家利用气体加压液化和常温汽化转移热能,制造出低温环境,发明了最早的制冷剂——氨或二氧化硫。

这两种物质虽然安全,但它们都有强烈的刺激性气味,浓度大时还有毒性,并对金属有腐蚀作用。

1929年,俄亥俄州克利夫兰某家医院的冰箱氨气泄漏,导致超100人丧生。而后不久,美国人托马斯·米奇利机缘巧合下,研制出一种稳定、不易燃、不腐蚀且无毒的新型制冷剂。

图片

图源维基百科

通过研究门捷列夫的化学元素周期表,托马斯发现周期表上某些非金属元素即使是在室温下,生成的化合物也能呈现出气态,而这种化合物的可燃性也具有一定规律。

如:甲烷易燃,水和氟化氢则怎么都烧不起来,根据这种规律,托马斯选出了更加适合的物质——氟、氯化合物来做做新型制冷剂。

通过反复的实验,一种叫做二氟二氯甲烷(即CFC-12,R12)的物质被合成出来,新的制冷剂就这样诞生了。

1931年,美国杜邦公司将R12工业化,其用来商标注册的名称就是我们今天熟悉的“氟利昂”。

某些我们听起来很陌生的专有名词,如氟氯烃、氯氟烃等,它们的化学性质都是相似的,可以看做是同一类物质。

图片

制冷高手氟利昂

氟利昂不是一种制冷剂,而是一类制冷剂的统称。

应用比较广泛的氟利昂,属于高温制冷工质的有R11,属于中温制冷工质的有R12、R22;属于低温制冷工质的有R13、R23,此外还有R14、R114、R142等。作为制冷剂,氟利昂的制冷原理并不复杂,在由液态转化为气态的过程中,蒸发吸热,从而实现制冷。

这就像是我们在烧水时,热水只能到达100℃,继续加热,液态水就吸热变成气态水同样的原理。

由于氟利昂沸点低,在相态转变的过程中可以更好地吸放热,多用于冰箱及空调制冷。

但在为人们生活提供便利的同时,冰箱、空调中氟利昂含有的含氯、溴的卤代烃对大气臭氧层的破坏作用也逐渐展现出来。

图片

图源hippopx

图片

臭氧层破坏者

地球上的大多数臭氧都储存在平流层,它像一把“保护伞”,抵御紫外线对我们的辐射。氟利昂在被排放出去后,停留在对流层和平流层中。

氟利昂分子在对流层时很稳定,几乎不发生化学反应。但当它们上升到平流层后,在紫外线的强烈作用下,氯原子会从含氯的氟利昂分子中分解出来,和臭氧发生反应,从而不断消耗臭氧。

仅一个氯原子就能够对10万个臭氧分子造成破坏,不仅是臭氧杀手,同时也是“温室效应”全球变温的帮凶。所以,别看氟利昂的量小,但是其破坏性极大。

图片

平流层,图源hippopx

除此之外,氟利昂的渗透性很强,容易漏气,而由于其味道轻微,即使泄漏也难以被及时察觉。

泄漏之后的氟利昂遇到明火或空气中温度达到400度时,有可能分解出剧毒的光气,会进一步污染环境,因此国家早已禁止将氟利昂用做制冷原料。

图片

在替代中寻找最优解

制冷剂的更替循序渐进,目前已经更新到第四代。由于冰箱需要的制冷剂量较少,相对容易替代。

早在1995年,异丁烷(R600a)就被当做替代物应用到冰箱产业中去。异丁烷最大的优势在于不会对臭氧层造成破坏,但其也有一个致命的特点:易燃易爆。

含氢氯氟烃作为氟利昂的一种替代,多了一个化学元素氢,虽然在空气中的寿命会短一些,但它仍然含有氯,依然消耗臭氧层,目前发达国家也基本完成了对这种物质的淘汰。

图片

图源hippopx

直到2000年以后,四氟乙烷作为相对清洁的能源成为被广泛使用的制冷剂;2009年,天然工质丙烷(R290)被作为中国房间空调制冷剂的主要替代技术,但其易燃易爆炸的问题无法得到根本解决。

氟利昂作为一种制冷物质,如今已经逐渐被淘汰,现在我们办公或家用的空调,更多采用的是新型环保制冷剂,不仅制冷效率更好,还不会破坏臭氧。

大家不要担心夏天的快乐被剥夺了,搭配一块冰镇西瓜,快乐还可以加倍哦~

END

图片图片

审核专家:孙亚飞,清华大学化学博士。

蝌蚪五线谱原创文章/转载注明来源

责编/小西途说

评论
传承解惑
少傅级
这两种物质虽然安全,但它们都有强烈的刺激性气味,浓度大时还有毒性,并对金属有腐蚀作用。
01.16
醉卧松山石
庶吉士级
学习科学,相信科学,爱护生命,健康生活。
01.16
胡海龙
庶吉士级
宣传科普
01.16