Info Kimia : Freon

Merek dagang Freon mengacu pada beberapa gas klorofluorokarbon, CFC, dengan rumus umum CF x Cl4-x atau C2FxCl6-x. Karena sifat fisik dan kimianya, CFC ini menjadi senyawa pilihan sebagai propelan dan pendingin, menggantikan sulfur dioksida yang beracun dan mudah terbakar dan bahan amonia yang digunakan sampai awal 1930an. Karena umurnya yang panjang, Freon hanyut selama bertahun-tahun di atmosfer dan akhirnya menemukan jalan ke stratosfer di mana mereka membusuk dan menghancurkan lapisan ozon pelindung. Perundang-undangan saat ini menyerukan penghapusan Freon.

Pada pertemuan American Chemical Society (ACS) pada tahun 1930, Thomas Midgley Jr., dari General Motors, mengumumkan sintesis diklorofluorometana dengan “proses Swarts” – teknik sederhana dan murah yang dinamai ahli kimia Belgia Frédéric Swarts yang bekerja dengan kimia fluorin pada tahun 1890-an (Midgley dan Henne, 1930, hlm. 542-545). Dengan mencari dua titik, Midgley menghirup uap dan meniup lilin, sehingga menunjukkan bahwa diklorofluorometana tidak beracun dan tidak mudah terbakar. E. I. du Pont de Nemours & Co., bekerja  sama dengan Divisi Frigidaire General Electric dalam sebuah program penelitian bersama yang disebut Kinetic Chemicals, mendaftarkan CFC ini dengan merek dagang yang disebut Freon.

Du Pont memperkenalkan sebuah sistem penamaan CFC sesuai dengan jumlah atom fluorin, hidrogen, dan karbon yang dikandungnya. Jumlah terjauh ke kanan adalah jumlah fluorin; Angka kedua dari kanan adalah jumlah hidrogen ditambah satu; Dan angka ketiga dari kanan adalah jumlah karbon minus satu. Jadi, CHClF ₂ adalah Freon 22; CCl ₂ F ₂ adalah Freon 12; CCl ₃ F adalah Freon 11 (nol, untuk jumlah karbon, tidak ditunjukkan); C ₂ Cl ₂ F ₄ adalah Freon 114; and Freon 113 adalah C ₂ Cl ₃ F ₃ .

Freon tidak berwarna, tidak berbau, tidak mudah terbakar, dan tidak beracun. Titik didihnya yang rendah, tegangan permukaan rendah, viskositas rendah, tidak larut dalam air, dan mempunyai daya inert kimiawi umum cukup luar biasa: Freon tetap stabil dalam asam mineral pekat dan tidak terpengaruh oleh natrium cair. Sifat-sifat ini dihasilkan dari ikatan C-F yang kuat yang menjadi lebih pendek sehingga rasio atom fluor terhadap atom karbon meningkat. Dengan demikian, panjang ikatan C-F adalah 1,39 Å (angstrom) pada CH 3 F, 1,358 Å pada CF 2 Cl 2, 1,332 Å pada CHF 3, dan 1,323 Å pada CF 4.

 

Karena sifat inertnya, Freon dengan cepat digunakan sebagai pemadam api, pembersih, dan agen pembusa yang ideal, sebagai pelarut, dan sebagai propelan aerosol. Sifat tekanan rendah freon memungkinkan freon menguap dengan mudah, dan karenanya digunakan sebagai refrigeran. Sementara keinertan  kimiawi dari freon ini membuat freon berharga, itu juga menciptakan masalah, karena mereka bertahan di lingkungan dalam waktu lama, akhirnya menyebar ke stratosfer (ketinggian 25-40 kilometer; 15-25 mil) untuk membusuk dan kemudian menghancurkan lapisan pelindung dari ozon. Ozon ini penting bagi kehidupan manusia dan hewan karena menyerap sinar ultraviolet Matahari. Tanpa perlindungan ini, kebutaan, kerusakan genetik, dan menyebabkan kanker kulit.

 

Pada pertengahan 1970-an F. Sherwood Rowland dan M. Molina menunjukkan bukti bahwa Freon mungkin melayang bebas dan tetap tidak terpengaruh hingga 100 tahun, yang akhirnya beralih ke lapisan ozon, menghasilkan atom klorin bebas, dan mungkin menghancurkan ozon (Molina dan Rowland, 1974, hlm. 810-812). Dengan demikian, freon meletakkan fondasi untuk teori penipisan ozon. Bersama dengan Paul Crutzen dari Institut Max Planck, menerima Hadiah Nobel untuk bidang kimia pada tahun 1995. Pada tahun 1985 Joseph C. Farman, dkk. Menerbitkan sebuah artikel yang menunjukkan volume besar ozon yang berkurang di atas Antartika (Farman, Gardiner, dan Shanklin, 1985, hlm. 207-210).

Di stratosfer Freon terurai dengan paparan sinar ultraviolet
CCl ₂ F ₂ (g) + uv light → CF ₂ Cl(g) + Cl(g)Dan atom klorin menghancurkan ozon
Cl(g) + O ₃ (g) → ClO(g) + O ₂ (g) O(g) + ClO(g) → Cl(g) + O ₂ (g) O(g) + O ₃ (g) → 2 O ₂ (g)

Atom oksigen terbentuk dalam reaksi terpisah melalui penghancuran ringan molekul oksigen.
O2 + sinar uv → 2O

 

Dekomposisi Freons di atmosfer berkontribusi pada penghancuran lapisan ozon. Dalam gambar ini, lubang ozon terlihat di Antartika

Diperkirakan bahwa satu atom klor memiliki masa atmosfer satu sampai dua tahun dan dapat menghancurkan 100.000 molekul ozon, sehingga berkontribusi pada “lubang ozon” yang misterius. Survei Antartika Inggris menemukan konsentrasi ozon terendah di atmosfer bumi yang pernah tercatat, pada bulan Oktober 1984: hampir 40 persen kurang dari rata-rata historis Antartika. Arus atmosfer mengkonsentrasikan CFC di atas Antartika, menciptakan lubang ozon yang pada tahun 1984 lebih besar dari Amerika Serikat dan lebih tinggi dari Gunung Everest. Hilangnya ozon sebagai lapisan pelindung memungkinkan penetrasi peningkatan tingkat sinar ultraviolet ke permukaan bumi.

 

Sekarang ini Freon dilarang oleh kesepakatan internasional, dan penggantinya sedang terus dicari. Amerika Serikat telah melarang produksi CFC sejak tahun 1977. Alternatif non-ozon-depleting meliputi hidrofluorokarbon (HFC) dan hidroklorofluorokarbon (HFCs) seperti CH ₂ FCF 3 (HFC 134a) dan CHCl ₂ CF 3 (HCFC 123). Pada tahun 1987 sebuah perjanjian internasional, Protokol Montreal, yang meminta pengurangan CFC, dan amandemen 1992 terhadap perjanjian tersebut meminta diakhirinya produksi CFC. Pada tahun 1993 emisi CFC telah menurun drastis. Sebanyak 148 negara kini telah menandatangani Protokol Montreal yang meminta HCFC untuk dihapus pada tahun 2020 dan diganti oleh HFC, yang tidak mengandung kaporit dan memiliki masa pakai yang singkat. Pasar gelap CFC memiliki perbandingan seperti yang dilaporkan oleh Scientific American (Beardsley, 1998, hal 32) bahwa “perdagangan CFC ilegal adalah salah satu ancaman terbesar terhadap pemulihan lapisan ozon.”