氟利昂
利昂，英文名freon，是几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称。常温下为无色气体或易挥发液体，略有香味，低毒，具有稳定的化学性质和热稳定性，不易分解，不燃不爆。
20世纪30年代，由于氟利昂稳定的化学性质，被广泛用作冷冻剂并开始了大规模商业化生产。氟利昂的生产方法简单易操作，且成本低廉，常用的有甲氟氯化法、氯代甲烷氟化取代法及歧化反应法等几种，随着氟利昂越来越多功能被发现，他也逐步被用做灭火剂、气溶剂、电子元件清洗剂及用于计算地下水的年龄。
20世纪80年代开始，人们逐渐意识到氟利昂对臭氧的破坏，以及由此引发的一系列健康危害和环境危害，世界范围内开始重视和研发氟利昂的替代物，并对氟利昂的使用期限进行了限制。关于氟利昂替代品主要以美国和西欧（主要是德国）为代表，已从几十种HCFCs（氢氯氟碳化合物）和HFCs（氢氟烃）中筛选出数种进行重点开发研究绿色制冷剂替代方案。
发现历史
1892年有机氟化学开拓者、比利时化学家施瓦茨发现，在SbF3、SbF5、AgF、HgF2等路易斯酸的催化下，多种脂肪族卤代烷与HF反应都可生成全部氟化和部分氟化烷烃的混合物。这一发现成为工业上生产氟利昂的主要方法。
1930年4月通用汽车汽车公司（GM）的米奇利经过研究发现：以四氯化碳为原料，进行施瓦茨反应，制出的含氟化合物无毒且不燃，米奇利将这一成果在当年的美国化学会的年会上以《新型冷冻剂（冷冻机用可液化气体）―含氯氟烃：CFCs》为题进行了发表。1930年8月，杜邦（控股51%）和通用（控股49%）公司控股成立动力学化学公司，拟将该研究成果快速开始工业化生产。
1931年初，二氯二氟甲烷（商品名：氟利昂-12）和三氟氯甲烷（商品名：氟利昂-11）开始工业化生产。自此氟利昂被大规模的生产和使用。
20世纪80年代开始，人们逐渐意识到氟利昂对臭氧的破坏，以及由此引发的一系列健康危害和环境危害，为了停止氟利昂对大气臭氧层的破坏，1987年9月16日一些发达国家在加拿大蒙特利尔市签订了《关于消耗臭氧层物质( ODS)的蒙特利尔协议书》，其中规定了对臭氧层有破坏作用的氟利昂等受控物质的削减和禁用时间表，此后又几经修改，禁用期限不断提前。至2005年，已有188个国家的政府签字同意执行这份旨在保护地球臭氧层的国际环境公约。
1991年6月，中国在《蒙特利尔协议书》上签字，之后着手制定了对消耗臭氧层物质生产和消费的冻结目标。1993年1月，中国制定并由国务院批准实施了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》。 明确提出中国要在2007年7月1日以前停止主要消耗臭氧层物质的生产与消费。
理化性质
物理性质
氟利昂在常温下都是无色气体或易挥发液体，略有香味，低毒。其中最重要的二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体，熔点158℃，沸点29.8℃，密度1.486 g/cm3（-30℃），氟利昂表面张力小、具有浸透性，电绝缘性高，稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚。
化学性质
在低层大气中，氟利昂化学性质很稳定，不易分解，几乎不发生什么反应，而且具有良好的热稳定性，不燃、不爆、无刺激性、无腐蚀性；汽、液两相变化容易；与酸、碱不反应。
然而，当进入平流层以后，氟利昂受到强烈的紫外线照射，会分解出自由氯原子，很活泼的自由氯原子与臭氧分子O，发生反应，夺走臭氧中的一个氧原子，而其余两个氧原子则结合成一个氧分子，继续存留在大气层中。以氟利昂中应用最普遍的二氟二氯甲烷为例，其反应方程式为：
值得注意的是，一氧化氯本身很不稳定，极容易与原子态的氧反应，生成氧气和氯原子，在平流层中，臭氧在紫外线的作用下进行光解反应，生成氧气和原子态氧，这就给了一氧化氯可乘之机，这两个反应式为：
从反应式可以清楚的看出，由一个氯能引发连锁反应，并反复循环，使一系列的臭氧遭到破坏，1个氯原子通过反复作用大约可以分解10万个臭氧分子。
制备方法
氟利昂的生产方法有甲烷氟氯化法、氯代甲烷氟化取代法及歧化反应法等几种。如果以反应状态来分，可分为液—液反应、气—气反应、气—固反应等。采用何种工艺主要取决于催化剂和原料的存在形式。
中国生产氟利昂一般采用液相催化反应和歧化反应法。氟利昂-12和氟利昂-22的生产方法基本上与国外大多数企业的工艺路线一致，即采用五氯化锑作为催化剂，以氯化甲烷和无水氟化氢为原料，在加压反应器中进行液相催化反应。反应时控制反应釜的温度在55-100℃之间，压力控制在1.2MPa-1.6MPa之间。反应后的物料，需要通过干法分离处理、水洗、碱洗后除去酸性物质，再经压缩、分馏、干燥获得合格产品。
以生产氟利昂-12为例，原料HF和四氯化碳氟化反应器中在SbCls催化作用下发生如下反应：
该反应除了生成主成分氟利昂-12外，还会生成一些副产物，如氟利昂-11、氟利昂-13及盐酸，而且可能还会有少量未反应的原料残留，所以从反应釜中得到的产物还需要进行精制，将反应后的产物经过精馏柱吸附分离，去除盐酸，剩下的再经一、二级压缩分离冷凝等处理，最终得到氟利昂-12成品。
检测方法
氟利昂属于低沸点、易挥发有机化合物，常压下氟利昂-11、氟利昂-12、氟利昂-13的沸点依次是23.8℃、-29.8℃、47.57℃，这种特性特别适合采用气相色谱进行检测，另外根据氟利昂是含卤族元素化合物，电负性高，对于含卤素有机物具有较强选择性的检测器有4种：电子捕获检测器(e— lectron capture detector，ECD)、光离子化检测器(photo—ion— ization detector，PID)、电解电导检测器(electrolytic conduc— tivity detecmr，ELCD)、质谱检测器(mass spectrometry，MS)。
气相色谱-电子捕获（GC-ECD）检测法
利用电子捕获检测器，对氟利昂进行检测，电子捕获检测器灵敏度高、选择性好，适合于氟利昂的检测，但该方法的缺点是不能区分色谱柱中未分离组分的检测。如果遇到样本基体复杂时，大量强极性杂质进入ECD池污染箔表面，容易造成检测器性能下降。
气相色谱-光离子化（GC-PID）检测法
利用光离子化检测器，对氟利昂进行检测，光离子化检测器的灵敏度取决于光强度，光源有灯、灯、灯 3种类型，氪灯输出的绝对光通量最大，无杂散光，灵敏度 也最大，氩灯次之，氙灯最小。光离子化检测器的选择性取决于光能 量，氩灯的能量最强为11.7 EV，但使用寿命短，应用较 少。氪灯和氙灯的能量分别为10.2 EV和9.5 EV，寿命长，氪灯为最普遍使用的紫外光源。光离子化检测器具有灵敏度高， 选择性好，线性范围广，但是仅适用于检测电离电位等于或小于光能量的化合物。氟利昂一11、氟利昂-12的电离电位分别为11.5 EV、12.3 EV，显然光离子化检测器的光能量还不能完全满足氟利昂的分析要求。
气相色谱-电解电导（GC-ELCD）检测法
利用电解电导检测器，对氟利昂进行检测，电解电导检测器的关键部分是反应器和电导池，反应器决定检测器的选择性，电导池决定其灵敏度。电解电导检测器对含卤、氮、硫化合物具有高选择性和高灵敏度，线性范围宽，在卤族元素模式下只对含卤化合物有响应，可视为卤素专属检测器。
气相色谱-质谱联用（GC-MS）检测法
根据氟利昂不同组分的沸点不同，利用质谱检测器，对氟利昂进行检测，样品经分离处理后，送入质谱仪离子源，通过电离操作及电离过程将混合样品转变为离子，最后利用质量分析器、检测器完成离子检测工作，通过质谱信号形式将相关信息一一 录入计算机中，这样不同分子量的氟利昂可以得到有效的分离和定量，采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）检测法，可以有效的解决灵敏度和色谱柱中未分离组分的检测难题。
应用领域
制冷剂
液体在气化时要吸收热量，这是制冷的最基本道理，人工制冷中选用什么液体作为制冷剂十分重要，要求制冷剂有沸点低，潜热大、无毒和无腐蚀等性能。并且气化后的制冷剂气体还能收回，经过循环压缩，放出热量重新还原为液体。再使制冷剂液体进行气化，吸收被冷却物体的热量，使物体不断降温，如此周而复始完成制冷的循环过程。利用氟利昂做制冷剂可以获得更低的温度，氟利昂14（四氟甲烷）的标准蒸发温度 为-128℃，最低蒸发温度可低达-140℃。
氟利昂主要用于冷冻方面。它们特别适用于家用冰箱，因为它们是不燃、不爆炸和无毒的，所以当偶然漏出时也是安全的。即使有明火在附近氟利昂也不一定是危险的，因为它们热解出来的毒性产物很少会达到有害的浓度。
灭火剂
氟利昂的不爆炸性和不燃性使它们能用作灭火剂。在这方面，溴化产物——二溴二氟甲烷，特别是一溴三氟甲烷对于扑灭任何种类的火灾都很有效，因为它完全无毒，甚至它的分解物也是无毒的。
气溶剂
氟利昂大量用作喷发香剂和化妆喷剂、香料喷剂、剃须霜和除臭剂。
氟利昂作为气溶剂的另一作用是森林防治病虫害，大面积防治森林病虫害时许多国家都采用飞机，超小剂量喷雾可以用飞机也可以用大型地面机械进行。超小剂量要求雾滴小而均匀，适当的雾滴直径一般为50一100微米。但在密林中，直径50微米以上的雾滴由于易于飘散，只有7％左右的雾滴能接触幼虫。美国将冰冻剂氟利昂与杀虫剂混合，用飞机喷洒，使雾滴直径达到50微米以下，收到了良好效果。
确定地下水年龄
大气中的氟利昂可以溶解在降水中，并随降水渗入到地下水系统中，导致地下水氟利昂浓度变化。因此，通过测量地下水氟利昂浓度，可以判断地下水形成年龄和有无现代水补给，如果含有氟利昂就表明一定有现代水补给。在水资源研究中有应用意义的氟利昂分别是氟利昂-11、氟利昂 -12和氟利昂-13，同时测定它们在地下水中的浓度，可以推断地下水年龄，估算新、老水的混合比例。
电子元件清洗
氟利昂毒性低、化学稳定性好，对橡胶、塑料和金属均无损害，也经常被用于电子元件的清洗。
氟利昂清洗的原理是置换清洗法。由于氟利昂表面张力小、密度大，其附着力比一般污垢强。因此，它可把污垢置换出来。
安全事宜
健康危害
氟利昂是臭氧层破坏的元凶，由于氟利昂中的氯元素化学性质稳定，当其上升进入平流层后，会在强烈紫外线的作用下被分解，释放出的氯原子同臭氧分子发生连锁反应，生成氧化氯和氧分子。氧化氯能与臭氧发生反应，又生成氯原子和氧分子。这样不断重复，使臭氧大量被破坏。臭氧层被大量损耗后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的中波紫外线明显增加，给人类健康带来多方面的危害，如导致白内障和皮肤癌的发病率增加等。
虽然氟利昂毒性低，但是吸入高浓度的氟利昂气体会引起单纯窒息性气体中毒，主要毒作用由其裂解气引起，由于其高浓度的存在，对空气氧具有取代和排挤作用，致使空气中氧含量减少，肺泡气氧分压降低，动脉血氧分压和血色素氧饱和度下降，导致机体组织缺氧窒息。
环境危害
氟利昂在大气中浓度增加的另一个危害是“温室效应 ”。 本来地球表面的温室效应的典型来源是大气中的二氧化碳，但大多氟利昂也有类似的特性 ，而且它的温室效应效果比二氧化碳还高。温室效应使地球表面的温度上升 ，引起全球性气候反常。如果地球表面温度升高的速度继续发展，会导致南北极地冰山大幅度散化，海平面上升
消防安全
氟利昂不燃，但是受热分解可释放有毒的氟化物和氯化物气体。遇到高热，容器内压力增大，有爆炸的危险。着火时应切断气源，喷水冷却容器，并将容器转移至空旷处
解决措施
停止生产和使用
国际社会以缔结国际公约的形式来限制、禁止氟利昂的生产与使用是最有效也最成功的方法。联合国环境规划署（UNEP）自1976年陆续召开了各种国际会议，通过了一系列保护臭氧层的协议，1985年在奥地利召开会议，通过《维也纳保护臭氧层协定》，之后不断修正和扩大受控物质的范围。中国也在2007年实施了CFC淘汰计划，较之前的承诺提前了两年半，为保护臭氧层做出了贡献。
寻找氟利昂的替代物
要停止使用氟利昂类物质，就必须找到不仅能满足家用冰箱和空调使用性能要求，又不对大气臭氧层造成破坏，符合绿色环保要求的替代品。国际上关于氟利昂替代品主要有两种指导思想：第一，开发寻找和氟利昂结构完全不同的气体或液体，如氨、二氧化碳、水、碳化氢等非氟利昂系代用品；第二，保留和改进氟利昂优异物性功能商品，开发无公害氟利昂。
美国杜邦公司花费几亿美元资金，率先开发氟利昂替代物。关于氟利昂替代品主要以美国和西欧（主要是德国）为代表，已从几十种HCFCs（氢氯氟碳化合物）和HFCs（氢氟烃）中筛选出数种进行重点开发研究绿色制冷剂替代方案。
废旧设备无害化
对废旧设备中含有的氟利昂的处理，也是解决氟利昂污染的方法，日本从1990年投入开发CFC处理技术，成功利用高频等离子降解CFC并使之无害化，欧美国家利用铬Al等金属或金属氧化物催化剂催化降解CFC，中国通过利用微波等离子技术成功降解了CFC，复旦大学高滋研究组对催化降解CFC做了大量基础性研究工作。