Tetrafluoroetilene: sintesi, usi
Il tetrafluoroetilene (TFE) è un perfuoroalchene avente formula CF2=CF2 che viene largamente utilizzato nell’industria dei polimeri. La sua struttura è analoga a quella dell’etene in cui i quattro atomi di idrogeno sono sostituiti da altrettanti atomi di fluoro.
Il Il tetrafluoroetilene è un gas incolore e inodore infiammabile e poco solubile in acqua. Quando riscaldato fino alla decomposizione emette fumi di fluorocarburi altamente tossici. L’esposizione acuta per inalazione può provocare irritazione delle vie respiratorie e edema polmonare
Sintesi del tetrafluoroetilene
Esso è ottenuto a partire dalla reazione tra metano e cloro ad una temperatura tra i 100 e i 150°C. Il gel di allumina o l’ ossido di zinco su silice costituiscono i catalizzatori:
CH4(g) + 3 Cl2(g) → CHCl3(g) + 3 HCl(g)
Dalla reazione si forma triclorometano noto come cloroformio e cloruro di idrogeno.
Il triclorometano è fatto reagire con fluoruro di idrogeno in presenza di sali clorofluoroclorurato di antimonio (III) e antimonio (V) quali catalizzatori per dare clorodifluorometano e cloruro di idrogeno:
CHCl3(g) + 2 HF → CHClF2(g) + 2 HCl(g)
Il clorodifluorometano è sottoposto a pirolisi a pressione atmosferica e ad una temperatura tra 650 e gli 800 °C secondo una reazione endotermica di equilibrio:
CHClF2(g) ⇄ CF2=CF2(g) + 2 HCl(g) ΔH = + 127.6 kJ/mol
Il tetrafluoroetilene prodotto deve essere raffreddato rapidamente a circa 500°C sia per evitare che la reazione proceda in senso inverso che per evitare la reazione esplosiva di decomposizione del tetrafluoroetilene:
CF2=CF2(g) ⇄ CF4(g) + C(s) ΔH = – 282 kJ/mol
Usi
E’ utilizzato nella produzione di fluoroelastomeri e fluoropolimeri. Il tetrafluoroetilene costituisce il monomero di partenza del politetrafluoroetilene noto come teflon scoperto per caso nel 1938 da Roy J. Plunkett mentre lavorava nel New Jersey per DuPont.
La reazione di polimerizzazione viene effettuata facendo passare il tetrafluoroetilene in acqua contenente un iniziatore radicalico come, ad esempio, il persolfato di ammonio, (NH4)2S2O8 , a 40-80°C ed una pressione di 10-20 atm.
