Themen- & Artikelsuche

 

Hier findet ihr die momentan verfügbaren Artikel zur Chemie und dem Chemieabitur. Viel Spaß beim Lesen:

Organische Chemie: Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW)

Name: Heller, Henrik, 2023-01

 

Einleitung

Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Fluorchlorkohlenwasserstoffen oder kurz FCKWs. Als Erstes wird geklärt, was diese überhaupt sind, anschließend, welche Eigenschaften sie besitzen, wie sie von den Menschen genutzt wurden und was dies für Auswirkungen auf die Umwelt hat.

 

Definition

Als FCKWs werden niedermolekulare Kohlenwasserstoffe, bei denen Wasserstoffatome durch die Halogene Chlor, beziehungsweise Fluor, substituiert werden, bezeichnet. Deshalb gehören sie zur Gruppe der Halogenwasserstoffe. 

 

Bild 1

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trichlorofluoromethane-2D.svg

Beispiel: Trichlorfluormethan
Autor: Benjah-bmm27
Lizenz: public domain

 

Geschichte und Nutzen für den Menschen

Seit den 1930er Jahren wurden FCKWs synthetisch hergestellt und als Reinigungs- und Lösungsmittel, Kältemittel in Kältemaschinen wie Kühlschränken, in Sprühdosen und in Schaumstoffen verwendet. Fluorchlorkohlenwasserstoffe eignen sich besonders gut für solche Aufgaben, da sie nicht brennbar, geruchlos und ungiftig sind. Zudem besitzen sie einen niedrigen Siedepunkt und lassen sich leicht durch Komprimieren verflüssigen, was das Arbeiten mit ihnen sehr erleichtert. 
In den 1970er Jahren wurde dann der Radikalmechanismus entdeckt, in welchem die FCKWs in Radikale überführt werden. FCKWs sind sehr reaktionsträge, weshalb sie 45-100 Jahre in der Atmosphäre der Erde verweilen und sogar bis in die Stratosphäre aufsteigen können, wo sie dann durch die UV-Strahlung der Sonne in die besagten Chlor- und Fluorradikale homolytisch gespalten werden, die dann das Ozon (O3) angreifen und zu Sauerstoff-Molekülen und Chloroxid-Radikalen reagieren. Diese reagieren dann erneut mit Ozonmolekülen, wobei wieder molekularer Sauerstoff und Chlor-Atome entstehen. Das Chlor geht also aus dieser Reaktion unverändert heraus, weshalb man es auch als Katalysator bezeichnet. Ein Chlorradikal kann bis 100000 Ozonmoleküle zerstören, bis es mit einem anderen Radikal oder einem Stickstoffoxid reagiert und somit die Kettenreaktion abgebrochen wird.

Beispielreaktion

Startreaktion

Bild

*E = Energie der UV-Strahlung
*Homolytischer Bindungsbruch 

Kettenreaktion

Bild

Abbruchreaktionen

Bild

 

Folgen

Die Ozonlöcher an den Polen der Erde können durch den fehlenden Schutz der Ozonschicht bei Menschen unter anderem Hautkrebs oder Augenverletzungen verursachen.
FCKWs sind aber nicht nur für die Ozonschicht schädlich, sondern tragen auch noch zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. Dieser Effekt beschreibt, dass langwellige Sonnenstrahlen von der Sonne durch die Atmosphäre gelangen und von der Erdoberfläche als kurzwellige Sonnenstrahlen reflektiert werden, welche dann von der Atmosphäre auf die Erde zurückgeworfen werden, was durch die FCKWs verstärkt wird.

Dadurch erhitzt sich die Erde im Laufe der Zeit, was schwerwiegende Folgen wie verstärkte Wetterphänomene oder das Durcheinanderbringen des Gleichgewichts von Ökosystemen nach sich zieht. 
Nach der Entdeckung des Ozonlochs im Jahr 1985 ist das Montrealer Protokoll in Kraft getreten, in welchem festgehalten wird, dass die Nutzung von FCKWs stark zu reduzieren ist.

Ab dem Jahr 2000 wurde dann die Nutzung von FCKWs zum Schutze der Ozonschicht komplett verboten. Da die FCKWs allerdings mehr als 20 Jahre benötigen, um in die Stratosphäre zu steigen, wurden bereits sehr große Mengen an Fluorchlorkohlenwasserstoffen freigesetzt, bevor die Menschen von den gefährlichen Folgen erfuhren. Seit dem Verbot von FCKWs ist allerdings zu beobachten, dass sich die Ozonschicht an den Polen bereits langsam wieder erholt.