TRABAJO PRÁCTICO GAS REFRIGERANTE R410A MÉTODO DE OBTENCIÓN Y FICHA TÉCNICA

El gas R-410 es una mezcla casi azeotrópica* de dos gases HFC o hidrofluorocarbonados, el difluorometano, llamado R-32 y el pentafluoroetano, llamado R-125.

A diferencia de los refrigerantes que contienen cloro y bromo, el R-410, que solo contiene flúor, no contribuye a la reducción de la capa de ozono y por esto se utiliza ampliamente, ya que los refrigerantes como el R22 han sido prohibidos. Sin embargo, este producto tiene un alto índice GWP** (1725 veces el del dióxido de carbono), que es similar al del gas R22.

Síntesis de Hidrofluorocarbonados

Los alcanos reaccionan con halógenos mediante un proceso denominado HALOGENACIÓN RADICALARIA, en el cual se produce la disociación de un pequeño porcentaje de las moléculas de halógeno en átomos. A continuación, los átomos de halógeno sustraen átomos de hidrógeno de los alcanos. La reacción en cadena se mantiene por el ataque de los radicales resultantes sobre el halógeno molecular.

En este conjunto de reacciones se forman especies (moléculas) transitorias, muy reactivas, denominadas intermedias, como los átomos de halógeno y los radicales alquilo. Su reactividad se debe a la presencia de electrones desapareados. Los radicales suelen armarse por homólisis*** de enlaces sencillos, lo cual puede desencadenarse por la acción del calor o de la luz.

Los alcanos pueden reaccionar con las moléculas de flúor, cloro o bromo para dar alcanos halogenados y haluros de hidrógeno.

R-32 – Difluorometano

• INICIACIÓN:

La primera etapa de propagación determina la velocidad de la reacción.  Se produce la Homólisis de una molécula de Flúor para obtener dos átomos de Flúor.

Cada átomo de Flúor tiene un electrón desapareado, por lo que actúa como un radical libre.

F₂                 F• + F•[pic 1]

                                             Flúor diatómico       Luz ultravioleta       Átomos de Flúor 

• PROPAGACIÓN DE LA CADENA:

La primera etapa de propagación determina la velocidad de la reacción. Para el flúor, esta etapa es de baja energía de activación lo que lo convierte en el halógeno más reactivo.

Un radical Flúor elimina a un átomo de hidrógeno del metano, formando el radical metilo y una molécula de HF.

CH₄    +    F•           CH₃•    +    HF[pic 2]

                          Metano                  Átomo de Flúor                   Radical metilo               Fluoruro de hidrógeno

Luego, el radical metilo retira un átomo de Flúor de una molécula de F2, formando Fluorometano (R41) y liberando un radical Flúor.

CH₃•    +    F₂           CH₃F   +   F•[pic 3]

                          Radical metilo             Fluor diatómico             Fluorometano (R41)       Átomo de Flúor

Si hay suficiente Flúor la reacción continua. Un radical Flúor elimina a un átomo de hidrógeno del Fluorometano, formando un nuevo radical y una molécula de HF.

CH₃F    +    F•           CH₂F•    +    HF[pic 4]

            Fluorometano (R41)           Átomo de Flúor                    Radical metilo                Fluoruro de hidrógeno

Luego, el nuevo radical metilo retira un átomo de Flúor de una molécula de F2, formando Difluorometano (R32) y liberando un radical Flúor.

CH₂F•    +    F₂           CH₂F₂    +    F•[pic 5]

                   Radical metilo                  Flúor diatómico                   Difluorometano              Átomo de Flúor

• TERMINACIÓN DE LA CADENA:

Se produce la recombinación de los radicales libres ya que, cuando los reactivos se agotan los radicales comienzan a unirse entre sí, generando trazas de productos que no son considerados en la reacción global.

PRODUCCIÓN INDUSTRIAL:

El siguiente es un modelo propuesto para la síntesis de Difluorometano (R32).

[pic 6]

Se basa en la fluoración del metano, reacción producida entre dicho hidrocarburo y una mezcla de Flúor y Fluoruro de Hidrógeno.

Es un mecanismo de halogenación radicalaria que se realiza sin catalizadores. Se obtiene una mezcla de HIDROFLUOROCARBONOS, pero se puede conducir la reacción a fin de aumentar el rendimiento de alguno de ellos, regulando las condiciones de temperatura, proporción entre metano y F₂, etc.; para aislarlos, se condensan en frío y se los separa del HF residual gaseoso en una torre de absorción. Luego se los separa por un proceso de destilación fraccionada en las columnas de rectificación.  

La fluoración del metano es un proceso muy exotérmico y rápido, por eso es necesario la implementación de un eficaz sistema de evacuación del calor producido.

Como subproducto del proceso se obtiene HF (Fluoruro de Hidrógeno), el cual se disuelve en agua formando Ácido fluorhídrico. Este ácido posee variadas aplicaciones en la industria, ya que además de utilizarse en la obtención de compuestos orgánicos fluorados, se utiliza como catalizador en petroquímica, para obtener criolita (Na3AlF6) artificial que se emplea en la obtención del aluminio, fluoruros inorgánicos como el hexafluoruro de uranio (UF6) y a veces como disolvente. También es utilizado en la industria y preparación de vidrio o cristal en el tallado y grabado del mismo.

...