哪裡有柯南，哪裡就有命案，《名偵探柯南》中你印象最深的殺人事件是什麼？比如《花香殺人事件》......兇手將毒藥藏在花蕊中，然後用冷凍劑氟利昂將花瓣冷凍住，由於每個人都要佩戴由花瓣製成的胸針，當時間一到，花瓣解凍綻放，這時花瓣內的毒氣開始洩露，真正做到“殺人於無形”。
圖源《名偵探柯南》
氟利昂曾是空調和冰箱中常用的冷凍劑，你對這個名字熟悉嗎？
氟利昂的前世今生
19世紀，科學家利用氣體加壓液化和常溫汽化轉移熱能，製造出低溫環境，發明了最早的製冷劑——氨或二氧化硫。這兩種物質雖然安全，但它們都有強烈的刺激性氣味，濃度大時還有毒性，並對金屬有腐蝕作用。
1929年，俄亥俄州克利夫蘭某家醫院的冰箱氨氣洩漏，導致超100人喪生。而後不久，美國人托馬斯·米奇利機緣巧合下，研製出一種穩定、不易燃、不腐蝕且無毒的新型製冷劑。
圖源維基百科
透過研究門捷列夫的化學元素週期表，托馬斯發現週期表上某些非金屬元素即使是在室溫下，生成的化合物也能呈現出氣態，而這種化合物的可燃性也具有一定規律。如：甲烷易燃，水和氟化氫則怎麼都燒不起來，根據這種規律，托馬斯選出了更加適合的物質——氟、氯化合物來做做新型製冷劑。
透過反覆的實驗，一種叫做二氟二氯甲烷（即CFC-12，R12）的物質被合成出來，新的製冷劑就這樣誕生了。1931年，美國杜邦公司將R12工業化，其用來商標註冊的名稱就是我們今天熟悉的“氟利昂”。某些我們聽起來很陌生的專有名詞，如氟氯烴、氯氟烴等，它們的化學性質都是相似的，可以看做是同一類物質。
製冷高手氟利昂
氟利昂不是一種製冷劑，而是一類製冷劑的統稱。應用比較廣泛的氟利昂，屬於高溫製冷工質的有R11，屬於中溫製冷工質的有R12、R22；屬於低溫製冷工質的有R13、R23，此外還有R14、R114、R142等。作為製冷劑，氟利昂的製冷原理並不複雜，在由液態轉化為氣態的過程中，蒸發吸熱，從而實現製冷。這就像是我們在燒水時，熱水只能到達100℃，繼續加熱，液態水就吸熱變成氣態水同樣的原理。
由於氟利昂沸點低，在相態轉變的過程中可以更好地吸放熱，多用於冰箱及空調製冷。但在為人們生活提供便利的同時，冰箱、空調中氟利昂含有的含氯、溴的鹵代烴對大氣臭氧層的破壞作用也逐漸展現出來。
圖源hippopx
臭氧層破壞者
地球上的大多數臭氧都儲存在平流層，它像一把“保護傘”，抵禦紫外線對我們的輻射。氟利昂在被排放出去後，停留在對流層和平流層中。氟利昂分子在對流層時很穩定，幾乎不發生化學反應。
但當它們上升到平流層後，在紫外線的強烈作用下，氯原子會從含氯的氟利昂分子中分解出來，和臭氧發生反應，從而不斷消耗臭氧。僅一個氯原子就能夠對10萬個臭氧分子造成破壞，不僅是臭氧殺手，同時也是“溫室效應”全球變溫的幫兇。所以，別看氟利昂的量小，但是其破壞性極大。
平流層，圖源hippopx
除此之外，氟利昂的滲透性很強，容易漏氣，而由於其味道輕微，即使洩漏也難以被及時察覺。洩漏之後的氟利昂遇到明火或空氣中溫度達到400度時，有可能分解出劇毒的光氣，會進一步汙染環境，因此國家早已禁止將氟利昂用做製冷原料。
在替代中尋找最優解
製冷劑的更替循序漸進，目前已經更新到第四代。由於冰箱需要的製冷劑量較少，相對容易替代。早在1995年，異丁烷（R600a）就被當做替代物應用到冰箱產業中去。異丁烷最大的優勢在於不會對臭氧層造成破壞，但其也有一個致命的特點：易燃易爆。含氫氯氟烴作為氟利昂的一種替代，多了一個化學元素氫，雖然在空氣中的壽命會短一些，但它仍然含有氯，依然消耗臭氧層，目前發達國家也基本完成了對這種物質的淘汰。
圖源hippopx
直到2000年以後，四氟乙烷作為相對清潔的能源成為被廣泛使用的製冷劑；2009年，天然工質丙烷（R290）被作為中國房間空調製冷劑的主要替代技術，但其易燃易爆炸的問題無法得到根本解決。氟利昂作為一種製冷物質，如今已經逐漸被淘汰，現在我們辦公或家用的空調，更多采用的是新型環保製冷劑，不僅製冷效率更好，還不會破壞臭氧。大家不要擔心夏天的快樂被剝奪了，搭配一塊冰鎮西瓜，快樂還可以加倍哦~
END
稽核專家：孫亞飛，清華大學化學博士。
蝌蚪五線譜原創文章/轉載註明來源
責編/小西途說
