2,3,3,3-Tetrafluorpropen

Strukturformel
Allgemeines
Name	2,3,3,3-Tetrafluorpropen
Andere Namen	HFO-1234yf R1234yf 2,3,3,3-Tetrafluorpropylen
Summenformel	C3H2F4
CAS-Nummer	754-12-1
PubChem	2776731
Kurzbeschreibung	Farbloses Gas[1]
Eigenschaften
Molare Masse	114 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	1,1 g·cm−3 bei 25 °C (flüssig)[1]
Schmelzpunkt	−152,2 °C[1]
Siedepunkt	−30 °C[1]
Dampfdruck	6067 hPa (21,1 °C)[1] 14203 hPa (54,4 °C)[1]
Löslichkeit	sehr schlecht in Wasser (198,2 mg·l−1 bei 24 °C)[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] Gefahr H- und P-Sätze H: 220-280 P: 281-​210-​260-​308+313-​410+403 [2] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][1] Hoch- entzündlich (F+) R- und S-Sätze R: 12 S: 9-16
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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2,3,3,3-Tetrafluorpropen oder HFO-1234yf (Handelsname: R-1234yf) ist eine chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Alkene und organischen Fluorverbindungen.

Gewinnung und Darstellung

Eine Darstellung der Verbindung ist in mehreren Stufen, ausgehend von 1,2,3-Trichlorpropan, möglich. Dabei wird zunächst über Eliminierung und anschließende Addition das mittlere Fluoratom eingeführt. Nach Bildung eines Tetrachlor-Fluorpropans durch Chlorierung im Sonnenlicht wird die Verbindung teilweise fluoriert. In den letzten Schritten wird zunächst durch Dehydrohalogenierung 3-Chlor-2,3,3-trifluorpropen und 3,3-Dichlor-2,3-difluorpropen dargestellt, die mit Antimonpentafluorid zu 2,3,3,3-Tetrafluorpropen umgesetzt werden.^[4]

Hergestellt wird R 1234yf ausschließlich von Dupont und Honeywell, die ein Patent besitzen. ^[5]

Eigenschaften

2,3,3,3-Tetrafluorpropen ist ein brennbares, farbloses Gas mit schwachem Eigengeruch. Im Gegensatz zu chlorhaltigen Kohlenwasserstoffen ist es nicht ozonabbauend und schädigt damit nicht die Ozonschicht. Auch sein Treibhauspotential ist gering und beträgt 4,4 (bezogen auf 100 Jahre, Kohlenstoffdioxid = 1). Es steht damit im Gegensatz zu anderen Fluorkohlenwasserstoffen wie Tetrafluorethan mit einem Treibhauspotential von 1430. Der Grund hierfür liegt im schnellen Abbau von 2,3,3,3-Tetrafluorpropen, seine mittlere Lebenszeit in der Atmosphäre beträgt nur etwa 12 Tage. Es reagiert dabei vor allem mit den reaktiven Hydroxy-Radikalen in der Atmosphäre, wobei es sich zunächst zu Trifluoracetylfluorid und durch Hydrolyse schließlich zur stabilen Trifluoressigsäure abbaut.^[6][7]

Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,555, B = 1099 und C = −2,180 im Temperaturbereich von -50 bis 30 °C.^[8]

Verwendung

Neben Kohlendioxid kommt 2,3,3,3-Tetrafluorpropen als Ersatzstoff für Tetrafluorethan als Kältemittel in den Klimaanlagen zukünftiger Fahrzeuge in Frage^[9], ist aber wegen seiner Entflammbarkeit und dem gefahrenreichen Verbrennungsprodukt Fluorwasserstoff umstritten.

Sicherheit

2,3,3,3-Tetrafluorpropen bildet brennbare Gas-Luft-Gemische und wird als hochentzündlich eingestuft. Der Explosionsbereich liegt zwischen 6,2 Vol% als untere Explosionsgrenze (UEG) und 12,3 Vol% als obere Explosionsgrenze (OEG).^[1] Eine zweite Quelle gibt einen Bereich von 6,7 Vol % bis 11,7 Vol % an.^[10] Die Selbstentzündungstemperatur liegt zwischen 400 °C^[11]) und 405 °C.^[1] Bei der Verbrennung wird giftiger und ätzender Fluorwasserstoff, sowie Carbonylfluorid (COF₂) frei.^[1][12]

Sowohl für die Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes, als auch für den Deutscher Feuerwehrverband ändert sich an der Gefährdungslage durch das neue Kältemittel im Fahrzeug nichts. Hingegen fordert der erst von einigen Jahren gegründete Berufsverband Feuerwehr wegen der mit diesem Stoff verbundenen Gefahren ein Verwendungsverbot.^[13] In der Schweiz lehnte der Bundesrat ein Verwendungsverbot ab mit der Begründung, andere vergleichbare Stoffe seien ähnlich risikobehaftet, würden aber dank technischer Schutzvorkehren schon jahrzehntelang sicher eingesetzt; das gelte auch für Tetrafluorpropen. Ein einzelnes Land könne der internationalen Automobilindustrie keinen Technologiewechsel aufzwingen, und der hohe Preis sowie die Risiken von Tetrafluorpropen würden dafür sorgen, dass es nur zum Einsatz gelangt, wo keine Alternative besteht.^[14]

Daimler gab im September 2012 bekannt, das neue Kältemittel R1234yf nicht weiter einsetzen zu wollen. Es sei zu gefährlich. Bei eigenen Untersuchungen nach hausinternen Standards habe sich herausgestellt, dass sich das Mittel im heißen Motorraum entzündet ^[15]. Dies könne jederzeit reproduzierbar demonstriert werden.

Anfang Oktober 2012 unterstrich Mercedes die Wichtigkeit dieser Ergebnisse dadurch, dass für alle mit R1234yf befüllten Fahrzeuge ein Rückruf in die Werkstätten erfolgte. Es wird eine Rückbefüllung mit R134a vorgenommen, für das die EU eine Ausnahmegenehmigung aufgrund von Lieferengpässen bis 31. Dezember 2012 erteilt hat ^[16].

Auch der Volkswagen Konzern gab in einer Branchenkonferenz in Berlin bekannt, dass er Kohlendioxid bevorzuge und in einer Übergangszeit das alte Kältemittel R134a einsetzen wolle. ^[17]

Einzelnachweise