三氟化氯

三氟化氯
识别
CAS号	7790-91-2 ?
PubChem	24637
SMILES	FCl(F)F;
InChI	InChI=1S/ClF3/c2-1(3)4;
UN编号	1749
RTECS	FO2800000
性质
化学式	ClF3
摩尔质量	92.448 g·mol⁻¹
外观	淡黄色气体或液体
密度	1.77 g/cm3 (13 °C, 液态) ; 0.004 g/cm3 (气态)
熔点	−76.34 °C
沸点	11.75 °C
溶解性（水）	水解
黏度	9.182 x 10−5 Pa s
结构
分子构型	T形
热力学
ΔfHmo298K	−158.87 kJ/mol [1]
So298K	281.59 J K−1 mol−1 [1]
危险性
MSDS	ICSC 0656
欧盟编号	没有记录
主要危害	毒性, 腐蚀性, 氧化性.
NFPA 704	0 4 3 OX
相关物质
相关化学品	五氟化氯; 一氟化氯; 三氟化溴
	若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

三氟化氯是无机化合物，分子式为ClF₃。这种物质气态时为淡黄色，有毒，有强腐蚀性，液态时为黄绿色，一般将其压缩成液体销售。该物质主要的用途是火箭燃料，半导体行业中清洗和蚀刻，[2][3] 核反应堆加工燃料，[4] 以及一些其他用途。[5]

制备、结构和性质

拉夫（Ruff）和克鲁格（Krug）在1930年氟化氯气并报告发现了这种物质。这个反应也生成一氟化氯，可以通过蒸馏使其分离。[6]

3 F₂ + Cl₂ → 2 ClF₃

ClF₃ 形状大致是T形, 有一个短键 (1.598 Å) 和两个长键 (1.698 Å).[7] ，孤对电子占据两个赤道位置，与共价键一起形成一个三角双锥。这种结构与价层电子对互斥理论的预测一致。较长的Cl-F键与超价键一致.

纯净的ClF₃在180℃以下的玻璃容器中是稳定的，一旦超过这个温度就会通过自由基反应分解。

ClF₃主要用来生产六氟化铀（UF₆），以及核燃料加工和后期处理，主要反应方程式:

U + 3 ClF₃ → UF₆ + 3 ClF

危害

ClF₃是一种很强的氧化剂、氟化剂。它能与大多数无机物、有机物甚至塑料反应，可以使许多材料不接触明火就燃烧。这些反应通常很剧烈，在某些情况下甚至会爆炸。它与一些金属反应生成氯化物和氟化物，与磷反应生成三氯化磷和五氟化磷，而与硫反应生成二氯化硫和四氟化硫。 ClF₃也与水剧烈反应，水解产生有毒物质，例如氟化氢。H₂S在室温下与ClF₃混合就会爆炸。

超过氧氣的氧化性使ClF₃能腐蚀通常视为不可燃的含氧材料。在一起工業意外中，900千克ClF₃泄漏，烧穿了下面30厘米厚的混凝土和90厘米厚的礫石。[8] 任何和三氟化氯接觸的設備必須经过仔細挑選和清潔, 因為任何污染都可以烧穿钝化膜，使它来不及重新生成。

火箭推进剂

三氟化氯已經發展成火箭推進劑的高性能可儲存氧化劑。然而一些處理上的問題使它受限，約翰·D·克拉克在其著作《Ignition!: An informal history of liquid rocket propellants》[9]中阐述了以下困難：

这种物质毒性自然极强，但這并不是最重要的問題，其与任何燃料相遇都會燃烧，而且這一过程发生速度是如此之快以致於測量不到點火延遲。它和衣服、木頭、測試工程師们接觸都會燃烧，一些常识中的不燃物质如石棉、砂子和水与三氟化氯接触也无一幸免，尤其和水反应會产生爆炸。它可以被存放在某些工程金屬裡——鋼、銅、鋁等，因為在界面处形成稳定氟化物薄膜隔离了金屬和三氟化氯，就像鋁表面那层不易被发觉的致密氧化鋁，保护鋁不至在空氣中变成粉末。值得注意，当這層氟化物融化或被刮伤，且无法及时再次形成时，消防员就要面對一场金屬——三氟化氯反应引发的火灾。對於应对这种事故，我一直以來都建议实验人员为自己准备一雙好跑鞋。[9][10][11]

半导体工业

在半导体工业中，三氟化氯被用于清洁化学气相沉积的反应舱。[12] 它具有不需拆卸反应舱就可以清除舱壁附着的半导体物质这一优点。[12] 与其它代替的清洁剂不同，三氟化氯在使用前不需经过等离子体激化，因为反应舱残存的热量就足以使它分解并与半导体材料反应。[12]

参考资料

NIST Chemistry Webbook
Hitoshi Habuka, Takahiro Sukenobu, Hideyuki Koda, Takashi Takeuchi, and Masahiko Aihara. . Journal of the Electrochemical Society. 2004, 151 (11): G783–G787. doi:10.1149/1.1806391.
. [2010-10-03]. （原始内容存档于2007-09-26）.
Board on Environmental Studies and Toxicology, (BEST). . Washington D.C.: National Academies Press. 2006: 40. ISBN 0-309-10358-4.
. [2010-10-03]. （原始内容存档于2007-09-26）.
Otto Ruff, H. Krug. . Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1931, 190 (1): 602–608. doi:10.1002/zaac.19301900127.
Smith, D. F. . The Journal of Chemical Physics (AIP Publishing). 1953, 21 (4): 609–614. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.1698976.
Air Products Safetygram. (PDF). [2014-02-16]. （原始内容 (PDF)存档于2006-03-18）.
Clark, John D. . UMI Books on Demand. 2001. ISBN 0-8135-0725-1.
ClF3/Hydrazine 的存檔，存档日期2007-02-02. at the Encyclopedia Astronautica.
Clark, John D. . Rutgers University Press. 1972: 214. ISBN 0813507251.
. Semiconductor International. 1999-01-06.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[NIST-1] NIST Chemistry Webbook

[2] Hitoshi Habuka, Takahiro Sukenobu, Hideyuki Koda, Takashi Takeuchi, and Masahiko Aihara. . Journal of the Electrochemical Society. 2004, 151 (11): G783–G787. doi:10.1149/1.1806391.

[3] . [2010-10-03]. （原始内容存档于2007-09-26）.

[4] Board on Environmental Studies and Toxicology, (BEST). . Washington D.C.: National Academies Press. 2006: 40. ISBN 0-309-10358-4.

[5] . [2010-10-03]. （原始内容存档于2007-09-26）.

[6] Otto Ruff, H. Krug. . Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1931, 190 (1): 602–608. doi:10.1002/zaac.19301900127.

[Smith_1953_pp._609–614-7] Smith, D. F. . The Journal of Chemical Physics (AIP Publishing). 1953, 21 (4): 609–614. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.1698976.

[8] Air Products Safetygram. (PDF). [2014-02-16]. （原始内容 (PDF)存档于2006-03-18）.

[Clark-9] Clark, John D. . UMI Books on Demand. 2001. ISBN 0-8135-0725-1.

[10] ClF3/Hydrazine 的存檔，存档日期2007-02-02. at the Encyclopedia Astronautica.

[11] Clark, John D. . Rutgers University Press. 1972: 214. ISBN 0813507251.

[SIcvd-12] . Semiconductor International. 1999-01-06.