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曼哈格小知识:全氟化合物的结构和性质

全氟化合物PFASs),又称全氟有机物,其结构和性质如下:

 

一、结构

全氟化合物主要由氟原子和碳原子构成,这些氟原子和碳原子之间是通过强力的碳氟键进行连接的。

碳氟键:由于氟原子的电负性非常高,因此它们与其他原子之间的键是非常稳定的。碳氟键的键能范围在485540千卡/摩尔之间。在全氟化合物中,氟原子和碳原子之间的键非常短,通常约为1.3埃左右,这使得这类分子更加紧凑和稳定。

氟氟键:除了碳氟键之外,全氟化合物中还存在着氟氟键,这种键是非常强劲、稳定的,并且其键能更高,一般高于550kcal/mol

 

二、性质

1.物理性质

熔沸点:由于碳氟键和氟氟键的强劲和稳定,全氟化合物的熔点和沸点比非氟化合物要相对较高,具有更加优异的耐高温性质。

疏水性全氟化合物具有疏水性烷基侧链,因此具有显著的疏水性质。

 

2.化学性质

高稳定性:全氟化合物对热、光、水解等理化作用均极为稳定,在自然环境中几乎无法降解。

耐火性:由于其结构的稳定性和高键能,全氟化合物具有优异的耐火性质。

 

3.生物性质

持久性:全氟化合物在环境中可持久存在,不易被生物降解。

生物累积性:全氟化合物在生物体内的蓄积水平非常高,远远超过了已知的有机氯农药和二恶英等持久性有机污染物。

毒性全氟类化合物具有生殖毒性、诱变毒性、发育毒性、神经毒性、免疫毒性等多种毒性,是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物。具体来说,它们能够抑制免疫系统,影响线粒体代谢,导致肝细胞损伤,生殖细胞受损,降低繁殖与生育能力,影响胎儿的晚期发育,改变基因表达,干扰酶活性,破坏细胞膜结构,改变甲状腺功能等。

 

三、分类

基于其主链中存在的氟化碳原子的数量以及完全或部分氟化的烷基链,全氟化合物可分为长链(C≥8)和短链(C<8),其中长链全氟化合物降解尤为困难。常见全氟化合物种类包括全氟丁酸(PFBA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)、全氟癸酸(PFDA)、全氟十一酸(PFUnDA)、全氟十二酸(PFDoDA)、全氟十三酸(PFTrDA)、全氟十四酸(PFTeDA)、全氟十六酸(PFHxDA)、全氟十八酸(PFODA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟己烷磺酸(PFHxS)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟癸烷磺酸(PFDS)等。

 

四、应用

因其独特的性质,全氟化合物在各行业中被广泛采用,用于制造多种产品,包括医疗技术产品、半导体、电池、手机、汽车、飞机等,以及纺织、表面活性剂、食品包装、不粘涂层、灭火泡沫等领域。

 

综上所述,全氟化合物具有独特的结构和性质,这些性质使得它们在多个领域中得到广泛应用。然而,其持久性和生物累积性也带来了严重的环境问题和健康风险。因此,在使用全氟化合物时需要谨慎考虑其潜在的环境和健康影响。