海龍滅火

Posted on 2014/11/19 in 化學, 有機化合物, 有機化學 with 沒有迴響 10,616 views

海龍滅火 (Fighting fires with halons)
國立臺灣師範大學化學系學士班三年級黃仲楷

海龍滅火原理：

當一有機化合物承受到了過多的能量時，它的單鍵會發生均勻裂解(homolytic bond cleavage)生成自由基，接著與氧分子發生反應。

這一系列的自由基鏈鎖反應會一直持續到大部分的 \(\mathrm{C}\text{-}\mathrm{C}\) 和 \(\mathrm{C}\text{-}\mathrm{H}\) 鍵都被打破然後重生為 \(\mathrm{CO_2}\) 和 \(\mathrm{H_2O}\)。為了使這鏈鎖反應能持續存在，需要三個基本要素：燃料、氧氣和熱量。因此為了使他的反應能夠中止，至少要剝奪這3個條件的其中一項，才可以達成目的。很多試劑都可以被用來滅火。常見的有 \(\mathrm{CO_2}\)、\(\mathrm{H_2O}\)、氬氣，其中 \(\mathrm{CO_2}\)、氬氣是剝奪了「氧氣」這個條件，水則是剝奪了熱量。

而在這眾多的試劑中，擁有最強滅火功能的為「海龍」(halon)，而他之所以為最強的原因是它有很多的鹵素原子。這些分子常常不是氟氯碳化合物（chlorofluorocarbons, CFCs）就是氟溴碳化合物(bromofluorocarbons, BFCs）。這裡舉 \(2\) 個常用來作為滅火劑的海龍：

圖1

海龍之所以這麼好用的3個原因：

海龍是氣體，所以突然噴出的海龍氣體便能阻隔氧氣。
海龍會吸收熱以發生均勻裂解，吸收了火的熱量，達到滅火的效果：
均勻裂解形成的自由基碎片可以接著與其他自由基耦合而中止這個反應，也就是海龍會加速終止反應的反應速率。

海龍有一個非常特別的優點—使用過後不會留下粉末、泡末，也不會有水份，是一種非常乾淨的滅火劑。因此常被配置於高精密儀器、儀表附近。

不幸的是，海龍目前已被證實為會破壞臭氧層，造成臭氧的減少而被《蒙特婁議定書》(Montreal Protocol) 所禁止使用。不過這個禁約只有提到禁止製造，並沒有提及已被製造出來的庫存品。這些庫存都已經被指派於用在特殊的情況以及精密的儀器，例如：飛機或在一個受控制的房間。在其他的情況下，海龍已經被替代成不會破壞臭氧層的氣體，不過其滅火的效力當然也就比不上海龍。例如：FM-200。

圖2

海龍的編號：

海龍的編號系統跟氟氯碳化物（CFCs）的方式很像，都是用分子本身組成元素的個數來表示之，不一樣的地方則是海龍又比其單純一點，因為 CFCs 很多項的數字都還要 \(+1\) 或者 \(-1\)，海龍則是很直接的標示出每個的個數。

海龍的編號系統大多為 \(4\) 位數，第 \(1\) 格填的是碳原子的個數，第 \(2\) 格是氟原子，第 \(3\) 格為氯原子，最後一格則是溴原子，分子中若含有碘原子的話，則將其排入第 \(5\) 位。例：

海龍名稱	中文名稱	化學式
海龍10001	碘甲烷	\(\mathrm{CH_3I}\)
海龍1001	溴甲烷	\(\mathrm{CH_3Br}\)
海龍1011	溴氯甲烷	\(\mathrm{CH_2BrCl}\)
海龍104	四氯化碳	\(\mathrm{CCl_4}\)
海龍1103	三溴氟甲烷	\(\mathrm{CHBr_3F}\)
海龍112	二氯氟甲烷	\(\mathrm{CHCl_2F}\)
海龍1201	溴二氟甲烷	\(\mathrm{CHBrF_2}\)
海龍1202	二溴二氟甲烷	\(\mathrm{CBr_2F_2}\)
海龍1211	溴氯二氟甲烷	\(\mathrm{CBrClF_2}\)
海龍122	二氟二氯甲烷	\(\mathrm{CF_2Cl_2}\)
海龍1301	三氟溴甲烷	\(\mathrm{CBrF_3}\)
海龍14	四氟化碳	\(\mathrm{CF_4}\)
海龍242	1,1,2,2-四氟-1,2-二氯乙烷	\(\mathrm{CClF_2CClF_2}\)
海龍2402	1,1,2,2-四氟-1,2-二溴乙烷	\(\mathrm{CBrF_2CBrF_2}\)
海龍2600	六氟乙烷	\(\mathrm{C_2F_6}\)