Трифторид хлора

редактировать
Химическое соединение
Трифторид хлора
Формула скелета трифторида хлора с некоторыми измерениями Модель трифторида хлора для заполнения пространства
Имена
Систематическое название IUPAC Трифтор-λ-хлоран (заместитель)
Другие названия Хлортрифторид
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.301 Редактировать на Викиданные
Номер EC
  • 232-230-4
Ссылка Гмелина 1439
MeSH хлор + трифторид
PubChem CID
R Номер TECS
  • FO2800000
UNII
Номер ООН 1749
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
УЛЫБКИ
Свойства
Химическая формула ClF 3
Молярная масса 92,45 г · моль
Внешний видБесцветный газ или зеленовато-желтая жидкость
Запах сладкий, острый, раздражающий, удушающий
Плотность 3,779 г / л
точка плавления -76,34 ° C (-105,41 ° F; 196,81 K)
Температура кипения 11,75 ° C (53,15 ° F; 284,90 K) (разлагается при 180 ° C (356 ° F, 453 K))
Растворимость в воде Экзотермический гидролиз
Растворимость Реагирует с бензолом, толуолом, эфиром, спиртом, уксусной кислотой, тетрафторидом селена, азотной кислотой, серной кислотой, щелочью, гексаном. Растворим в CCl 4, но при высоких концентрациях может быть взрывоопасным.
Давление пара 175 кПа
Магнитная восприимчивость (χ)-26,5 × 10 см / моль
Вязкость 91,82 мкПа · с
Структура
Молекулярная форма Т-образный
Термохимия
Теплоемкость (C)63,9 Дж · К · моль
Стандартная молярная. энтропия (S 298)281,6 Дж · К моль
Стандартная энтальпия образования. (ΔfH298)−163,2 кДж моль
свободная энергия Гиббса (ΔfG˚)−123,0 кДж моль
Опасности
Основная опасности взрывоопасен при контакте с органическими веществами, бурно реагирует с водой
Паспорт безопасности natlex.ilo.ch
Пиктограммы GHS GHS03: Окисляющий GHS05: Коррозийный GHS06: Токсичный GHS08: Опасно для здоровья
Сигнальное слово GHS Опасно
NFPA 704 (огненный алмаз)NFPA 704 четырехцветный алмаз 0 4 3 W. OX
Температура вспышки негорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LC50(средняя концентрация )95 ppm (крыса, 4 часа). 178 частей на миллион (мышь, 1 час). 230 частей на миллион (обезьяна, 1 час). 299 частей на миллион (крыса, 1 час).
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (допустимо)C 0,1 ppm (0,4 мг / м)
REL (рекомендуется)C 0,1 ppm (0,4 мг / м)
IDLH ( Immedia te опасности)20 ppm
Родственные соединения
Родственные соединенияПентафторид хлора.

Монофторид хлора. Трифторид брома. Трифторид йода

Если не указано иное, данные приведены для материалы в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☑ Y (что такое ?)
Справочные данные ink

Хлор трифторид представляет собой межгалогенное соединение формулы ClF 3. Этот бесцветный, ядовитый, коррозионный и чрезвычайно реактивный газ конденсируется в бледно-зеленовато-желтую жидкость, в той форме, в которой он чаще всего продается (под давлением при комнатной температуре). Соединение в первую очередь представляет интерес как компонент в ракетном топливе, в операциях бесплазменной очистки и травления в полупроводниковой промышленности, в переработке топлива ядерных реакторов. и другие промышленные операции.

Содержание

  • 1 Получение, структура и свойства
  • 2 Реакции
  • 3 Использование
    • 3.1 Полупроводниковая промышленность
    • 3.2 Ракетное топливо
    • 3.3 Предлагаемое военные приложения
  • 4 Опасности
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки
  • 8 Дополнительная литература
  • 9 Внешние ссылки

Подготовка, структура и свойства

Впервые о нем сообщили в 1930 году Рафф и Круг, которые получили его путем фторирования хлора ; при этом также получали ClF, и смесь разделяли перегонкой.

3 F 2 + Cl 2 → 2 ClF 3

молекулярный геометрия ClF 3 имеет приблизительно Т-образную форму с одной короткой связью (1,598 Å ) и двумя длинными связями (1,698 Å). Эта структура согласуется с предсказанием теории VSEPR, которая предсказывает, что неподеленные пары электронов занимают две экваториальные позиции гипотетической тригональной бипирамиды. Удлиненные осевые связи Cl-F соответствуют гипервалентной связи.

Чистый ClF 3 стабилен до 180 ° C в кварцевых сосудах; выше этой температуры он разлагается по свободнорадикальному механизму на составляющие элементы.

Реакции

Реакции со многими металлами дают хлориды и фториды ; фосфор дает трихлорид фосфора (PCl 3) и пентафторид фосфора (PF 5); и сера дает дихлорид серы (SCl 2) и тетрафторид серы (SF 4). ClF 3 также бурно реагирует с водой, окисляя ее с образованием кислорода или, в контролируемых количествах, дифторида кислорода (OF 2), а также фтороводород и хлористый водород :

ClF 3 + 2H 2 O → 3HF + HCl + O 2
ClF 3 + H 2 O → HF + HCl + OF 2

Он также преобразует многие оксиды металлов в галогениды металлов и кислород или дифторид кислорода.

Он будет реагировать с фторидом цезия с образованием 3ClF3 + CsF = Cs [Cl3F10] [1]

Одним из основных применений ClF 3 является производство гексафторид урана, UF 6, как часть обработки и переработки ядерного топлива, путем фторирования металлического урана:

U + 3 ClF 3 → UF 6 + 3 ClF

Соединение также может диссоциировать по схеме:

ClF 3 → ClF + F 2

Используется

Полупроводниковая промышленность

В полупроводниковой промышленности трифторид хлора используется для очистки камер химического осаждения из паровой фазы. Его преимущество состоит в том, что его можно использовать для удаления полупроводникового материала со стенок камеры без необходимости демонтажа камеры. В отличие от большинства альтернативных химикатов, используемых в этой роли, его не нужно активировать с помощью плазмы, поскольку тепла камеры достаточно, чтобы заставить его разложиться и вступить в реакцию с полупроводниковым материалом.

Ракетное топливо

Трифторид хлора был исследован в качестве высокоэффективного хранимого окислителя в системах ракетного топлива. Однако решение проблем серьезно ограничивает его использование. Джон Друри Кларк резюмировал трудности:

Это, конечно, чрезвычайно токсично, но это меньшая проблема. Он гиперголичен для любого известного топлива и настолько быстро гиперголичен, что задержка воспламенения никогда не измерялась. Он также гиперголичен с такими вещами, как ткань, дерево и инженеры-испытатели, не говоря уже об асбесте, песке и воде, с которыми он реагирует взрывоопасно. Его можно сохранить в некоторых обычных конструкционных металлах - стали, меди, алюминии и т. Д. - из-за образования тонкой пленки нерастворимого фторида металла, которая защищает основную часть металла, точно так же, как невидимое покрытие оксида на алюминии. не дает ему сгореть в атмосфере. Если, однако, это покрытие расплавлено или счищено и не имеет возможности восстановиться, оператор сталкивается с проблемой борьбы с возгоранием фтора и металла. Чтобы справиться с этой ситуацией, я всегда рекомендовал хорошую пару кроссовок.

Открытие пентафторида хлора сделало ClF 3 устаревшим в качестве потенциального окислителя ракетного топлива, но было одинаково или даже более опасно для производства, хранения и использования. Ни один из компонентов не использовался ни в одной официальной ракетной двигательной установке.

Предлагаемое военное применение

Под кодовым названием N-Stoff («вещество N») трифторид хлора исследовался на предмет военного применения Институт кайзера Вильгельма в нацистской Германии незадолго до начала Второй мировой войны. Были проведены испытания макетов укреплений линии Мажино, и было установлено, что это эффективное комбинированное зажигательное оружие и отравляющий газ. С 1938 года началось строительство частично бункерованного, частично подземного 14000-метрового завода по производству боеприпасов, промышленного комплекса в Фалькенхагене, который должен был производить 90 тонн N- Stoff в месяц плюс зарин. Однако к тому времени, когда он был захвачен наступающей Красной Армией в 1945 году, завод произвел всего от 30 до 50 тонн при стоимости более 100 немецких рейхсмарок за килограмм. N-Stoff никогда не использовался на войне.

Hazards

ClF 3 - очень сильный окислитель и фторирующий агент. Он чрезвычайно реактивен с большинством неорганических и органических материалов, таких как стекло, и инициирует возгорание многих негорючих материалов без какого-либо источника воспламенения. Эти реакции часто бывают бурными, а в некоторых случаях взрывоопасными. Сосуды, изготовленные из стали, меди или никеля, не потребляются ClF 3, потому что образуется тонкий слой нерастворимого фторида металла, но молибден, вольфрам и титан образуют летучие фториды и, следовательно, непригодны. Любое оборудование, которое вступает в контакт с трифторидом хлора, должно быть тщательно очищено, а затем пассивировано, потому что любое оставшееся загрязнение может прожечь пассивирующий слой быстрее, чем он сможет повторно сформироваться. Также известно, что трифторид хлора разъедает материалы, которые, как известно, не подвержены коррозии, такие как иридий, платина и золото.

. Тот факт, что его окислительная способность превосходит кислородную приводит к коррозии материалов, содержащих оксиды, которые часто считаются негорючими. Сообщалось, что трифторид хлора и подобные ему газы воспламеняют песок, асбест и другие материалы с высокой огнестойкостью. Он также воспламенит золу материалов, которые уже были сожжены в кислороде. В результате промышленной аварии, пролитая 900 кг трифторида хлора прожгла 30 см бетона и 90 см гравия под ним. Существует ровно один известный метод управления / тушения пожара, способный справиться с трифторидом хлора - это использование азота и благородных газов: окружающая территория должна быть залита азотом или аргоном. Если этого не сделать, область нужно просто держать в прохладном месте, пока реакция не прекратится. Соединение вступает в реакцию с подавителями на водной основе и окисляется даже в отсутствие кислорода воздуха, что делает неэффективными традиционные подавители вытеснения атмосферы, такие как CO 2 и галон. Он воспламеняет стекло при контакте.

Воздействие больших количеств трифторида хлора в жидком или газообразном виде вызывает воспламенение живых тканей. Реакция гидролиза с водой идет бурно, и ее воздействие приводит к термическому ожогу. Продуктами гидролиза в основном являются фтористоводородная кислота и соляная кислота, обычно выделяемые в виде кислого пара или пара из-за сильно экзотермической природы реакции.

См. Также

Примечания

^aИспользуя данные из Economic History Services и Калькулятор инфляции, мы можем подсчитайте, что 100 рейхсмарок в 1941 году приблизительно эквивалентны 540 долларам США в 2006 году. Значения обменного курса рейхсмарок с 1942 по 1944 год фрагментарны.

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

[2]

Последняя правка сделана 2021-05-14 13:19:42
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте