2,3,3,3-Tetrafluorpropen

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2,3,3,3-Tetrafluorpropen

Strukturformel
Strukturformel von 2,3,3,3-Tetrafluoropropen
Allgemeines
Name 2,3,3,3-Tetrafluorpropen
Andere Namen
  • HFO-1234yf
  • R1234yf
  • 2,3,3,3-Tetrafluorpropylen
Summenformel C3H2F4
CAS-Nummer 754-12-1
PubChem 2776731
Kurzbeschreibung

Farbloses Gas[1]

Eigenschaften
Molare Masse 114 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

1,1 g·cm−3 bei 25 °C (flüssig)[1]

Schmelzpunkt

−152,2 °C[1]

Siedepunkt

−30 °C[1]

Dampfdruck
  • 6067 hPa (21,1 °C)[1]
  • 14203 hPa (54,4 °C)[1]
Löslichkeit

sehr schlecht in Wasser (198,2 mg·l−1 bei 24 °C)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 04 – Gasflasche

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220-280
P: 281-​210-​260-​308+313-​410+403 [2]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][1]
Hochentzündlich
Hoch-
entzündlich
(F+)
R- und S-Sätze R: 12
S: 9-16
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

2,3,3,3-Tetrafluorpropen oder HFO-1234yf (Handelsname: R-1234yf) ist eine chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Alkene und organischen Fluorverbindungen.

Gewinnung und Darstellung

Eine Darstellung der Verbindung ist in mehreren Stufen, ausgehend von 1,2,3-Trichlorpropan, möglich. Dabei wird zunächst über Eliminierung und anschließende Addition das mittlere Fluoratom eingeführt. Nach Bildung eines Tetrachlor-Fluorpropans durch Chlorierung im Sonnenlicht wird die Verbindung teilweise fluoriert. In den letzten Schritten wird zunächst durch Dehydrohalogenierung 3-Chlor-2,3,3-trifluorpropen und 3,3-Dichlor-2,3-difluorpropen dargestellt, die mit Antimonpentafluorid zu 2,3,3,3-Tetrafluorpropen umgesetzt werden.[4]

Hergestellt wird R 1234yf ausschließlich von Dupont und Honeywell, die ein Patent besitzen. [5]

Eigenschaften

2,3,3,3-Tetrafluorpropen ist ein brennbares, farbloses Gas mit schwachem Eigengeruch. Im Gegensatz zu chlorhaltigen Kohlenwasserstoffen ist es nicht ozonabbauend und schädigt damit nicht die Ozonschicht. Auch sein Treibhauspotential ist gering und beträgt 4,4 (bezogen auf 100 Jahre, Kohlenstoffdioxid = 1). Es steht damit im Gegensatz zu anderen Fluorkohlenwasserstoffen wie Tetrafluorethan mit einem Treibhauspotential von 1430. Der Grund hierfür liegt im schnellen Abbau von 2,3,3,3-Tetrafluorpropen, seine mittlere Lebenszeit in der Atmosphäre beträgt nur etwa 12 Tage. Es reagiert dabei vor allem mit den reaktiven Hydroxy-Radikalen in der Atmosphäre, wobei es sich zunächst zu Trifluoracetylfluorid und durch Hydrolyse schließlich zur stabilen Trifluoressigsäure abbaut.[6][7]

Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,555, B = 1099 und C = −2,180 im Temperaturbereich von -50 bis 30 °C.[8]

Dampfdruckfunktion von 2,3,3,3-Tetrafluorpropen

Verwendung

Neben Kohlendioxid kommt 2,3,3,3-Tetrafluorpropen als Ersatzstoff für Tetrafluorethan als Kältemittel in den Klimaanlagen zukünftiger Fahrzeuge in Frage[9], ist aber wegen seiner Entflammbarkeit und dem gefahrenreichen Verbrennungsprodukt Fluorwasserstoff umstritten.

Sicherheit

2,3,3,3-Tetrafluorpropen bildet brennbare Gas-Luft-Gemische und wird als hochentzündlich eingestuft. Der Explosionsbereich liegt zwischen 6,2 Vol% als untere Explosionsgrenze (UEG) und 12,3 Vol% als obere Explosionsgrenze (OEG).[1] Eine zweite Quelle gibt einen Bereich von 6,7 Vol % bis 11,7 Vol % an.[10] Die Selbstentzündungstemperatur liegt zwischen 400 °C[11]) und 405 °C.[1] Bei der Verbrennung wird giftiger und ätzender Fluorwasserstoff, sowie Carbonylfluorid (COF2) frei.[1][12]

Sowohl für die Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes, als auch für den Deutscher Feuerwehrverband ändert sich an der Gefährdungslage durch das neue Kältemittel im Fahrzeug nichts. Hingegen fordert der erst von einigen Jahren gegründete Berufsverband Feuerwehr wegen der mit diesem Stoff verbundenen Gefahren ein Verwendungsverbot.[13] In der Schweiz lehnte der Bundesrat ein Verwendungsverbot ab mit der Begründung, andere vergleichbare Stoffe seien ähnlich risikobehaftet, würden aber dank technischer Schutzvorkehren schon jahrzehntelang sicher eingesetzt; das gelte auch für Tetrafluorpropen. Ein einzelnes Land könne der internationalen Automobilindustrie keinen Technologiewechsel aufzwingen, und der hohe Preis sowie die Risiken von Tetrafluorpropen würden dafür sorgen, dass es nur zum Einsatz gelangt, wo keine Alternative besteht.[14]

Daimler gab im September 2012 bekannt, das neue Kältemittel R1234yf nicht weiter einsetzen zu wollen. Es sei zu gefährlich. Bei eigenen Untersuchungen nach hausinternen Standards habe sich herausgestellt, dass sich das Mittel im heißen Motorraum entzündet [15]. Dies könne jederzeit reproduzierbar demonstriert werden.

Anfang Oktober 2012 unterstrich Mercedes die Wichtigkeit dieser Ergebnisse dadurch, dass für alle mit R1234yf befüllten Fahrzeuge ein Rückruf in die Werkstätten erfolgte. Es wird eine Rückbefüllung mit R134a vorgenommen, für das die EU eine Ausnahmegenehmigung aufgrund von Lieferengpässen bis 31. Dezember 2012 erteilt hat [16].

Auch der Volkswagen Konzern gab in einer Branchenkonferenz in Berlin bekannt, dass er Kohlendioxid bevorzuge und in einer Übergangszeit das alte Kältemittel R134a einsetzen wolle. [17]

Einzelnachweise

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 MSDS 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (Honeywell)
  2. 2,0 2,1 Eintrag zu 2,3,3,3-Tetrafluorpropen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 15. August 2011 (JavaScript erforderlich)
  3. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4. Albert L. Henne, T. Phillip Waalkes: Fluorinated Derivatives of Propane and Propylene. VI. In: J. Am. Chem. Soc. 1946, 68, 3, S. 496–497, doi:10.1021/ja01207a041.
  5. F.A.Z. vom 10. November 2012, Nr. 263, S. 17.
  6. O.J. Nielsen, M.S. Javadi, M.P. Sulbaek Andersen, M.D.Hurley, T.J. Wallington, R. Singh: Atmospheric chemistry of CF3CFCH2: Kinetics and mechanisms of gas-phase reactions with Cl atoms, OH radicals, and O3. In: Chemical Physics Letters. 2007, 439, 1-3, S. 18–22, doi:10.1016/j.cplett.2007.03.053.
  7. Vassileios C. Papadimitriou, Ranajit K. Talukdar, R. W. Portmann, A. R. Ravishankara, James B. Burkholder: CF3CF=CH2 and (Z)-CF3CF=CHF: temperature dependent OH rate coefficients and global warming potentials. In: Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, S. 808-820, doi:10.1039/b714382f.
  8. Di Nicola, G.; Polonara, F.; Santori, G.: Saturated Pressure Measurements of 2,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-ene (HFO-1234yf) in J. Chem. Eng. Data 55 (2010) 201–204, doi:10.1021/je900306v.
  9. ARD-Magazin Monitor:„Irreversible Schäden“: Behörden warnen vor Gefahren durch neues Auto-Kältemittel 15. September 2011
  10. Shigeo Kondo, Kenji Takizawa, Akifumi Takahashi, Kazuaki Tokuhashi, Junji Mizukado, Akira Sekiya: Flammability limits of olefinic and saturated fluoro-compounds in J. Hazard. Mat. 171 (2009) 613–618, doi:10.1016/j.jhazmat.2009.06.042.
  11. Martin Graz, Uwe Wuitz; Flammability Investigation of Different Refrigerants using an operating MAC system in a simulated front end collision situation.
  12. http://www.umweltbundesamt.de/produkte/dokumente/test_report_hfo1234yf_2010_06.pdf
  13. http://www.bv-feuerwehr.eu/presseerkl%C3%A4rungen/237-pressemitteilung-27092011.html
  14. Antwort vom 5. März 2012 auf die parlamentarische Anfrage 12.5013
  15. Automobilindustrie 25. September 2012
  16. http://www.autoservicepraxis.de/neues-klimaanlagen-kaeltemittel-1078383.html
  17. F.A.Z. vom 10. November 2012, Nr. 263, S. 17.


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