Chlor trifluoride
Chlor trifluoride là một hợp chất liên halogen có công thức hóa học ClF3. Chất lỏng không màu, độc, ăn mòn, và ở trạng thái khí sẽ xảy ra phản ứng đông đặc mãnh liệt thành một chất lỏng màu vàng nhạt-xanh lá cây, là hình thức mà nó thường được bán (áp suất ở nhiệt độ phòng). Hợp chất này chủ yếu được quan tâm như là một thành phần của nhiên liệu tên lửa, trong quá trình làm sạch và khắc acid trong ngành công nghiệp bán dẫn,[7][8] trong chế biến nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân[9] và các hoạt động công nghiệp khác.[10]
| Chlor trifluoride | |
|---|---|
 Cấu trúc 2D và thông số liên kết của chlor trifluoride | |
 Cấu trúc 3D của chlor trifluoride | |
| Tên hệ thống | Trifluoro-λ3-chlorane[1] (substitutive) |
| Tên khác | Chlorotrifluoride Chlor(III) fluoride |
| Nhận dạng | |
| Số CAS | |
| PubChem | |
| Số EINECS | |
| MeSH | |
| ChEBI | |
| Số RTECS | FO2800000 |
| Ảnh Jmol-3D | ảnh ảnh 2 |
| SMILES | đầy đủ
|
| InChI | đầy đủ
|
| Tham chiếu Gmelin | 1439 |
| Thuộc tính | |
| Công thức phân tử | ClF3 |
| Khối lượng mol | 92,4479 g/mol |
| Bề ngoài | khí không màu hoặc chất lỏng màu lục nhạt-vàng |
| Mùi | thơm, hăng, khó chịu, ngột ngạt[2][3] |
| Khối lượng riêng | 4 mg/cm³ |
| Điểm nóng chảy | −76,34 °C (196,81 K; −105,41 °F) |
| Điểm sôi | 11,75 °C (284,90 K; 53,15 °F) (phân hủy ở 180 °C (356 °F; 453 K)) |
| Độ hòa tan trong nước | phản ứng mãnh liệt[4] |
| Độ hòa tan | phản ứng mãnh liệt với benzen, toluen, ete, alcohol, acid acetic, selen tetrafluoride, acid nitric, acid sunfuric, muối kiềm, hexan[4] tạo ra chất nhạy nổ với CCl4 |
| Áp suất hơi | 175 kPa |
| MagSus | -26,5·10-6 cm³/mol |
| Độ nhớt | 91,82 μPa s |
| Cấu trúc | |
| Hình dạng phân tử | hình chữ T |
| Nhiệt hóa học | |
| Enthalpy hình thành ΔfH | -158,87 kJ mol-1[5] |
| Entropy mol tiêu chuẩn S | 281,59 J K-1mol-1[5] |
| Các nguy hiểm | |
| Phân loại của EU |  O (O) T+ (T+) N (N) C (C) |
| Nguy hiểm chính | nổ khi tiếp xúc với chất hữu cơ, phản ứng dữ dội với nước[3] |
| NFPA 704 |
0
4
3
|
| Chỉ dẫn R | R8, R14, R39/26/27/28, R35, R49, R46, R60, R61 |
| Chỉ dẫn S | (S1/2), S17, Bản mẫu:S30, Bản mẫu:S38, S45, S53, S60, S61 |
| Điểm bắt lửa | không cháy |
| PEL | C 0,1 ppm (0,4 mg/m³)[3] |
| LC50 | 95 ppm (rat, 4 giờ) 178 ppm (mouse, 1 giờ) 230 ppm (monkey, 1 giờ) 299 ppm (rat, 1 giờ) [6] |
| REL | C 0,1 ppm (0,4 mg/m³)[3] |
| IDLH | 20 ppm[3] |
| Ký hiệu GHS |     |
| Báo hiệu GHS | Nguy hiểm |
| Các hợp chất liên quan | |
| Hợp chất liên quan | Chlor pentafluoride Chlor monofluoride Brom trifluoride Iod trifluoride |
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
Điều chế, cấu trúc, và tính chất sửa
Chất này được ghi nhận lần đầu tiên vào năm 1930 bởi Ruff và Krug, người đã chuẩn bị nó bằng cách fluor hóa chlor; Điều này cũng tạo ra ClF và hỗn hợp được tách ra bằng cách chưng cất:[11]
- 3F2 + Cl2 → 2ClF3↑
ClF3 có hình chữ T, với một liên kết ngắn (1,598 Å) và hai liên kết dài (1,698 Å).[12] Cấu trúc này phù hợp với dự đoán của lý thuyết VSEPR, dự đoán cặp electron độc thân cư trú tại hai vị trí xích đạo (equatorial position) của cấu dạng phân tử lưỡng tháp tam giác giả thuyết. Những liên kết trục Cl–F kéo dài phù hợp với liên kết siêu hóa trị (hypervalent bonding).
ClF3 tinh khiết ổn định đến 180 ℃ trong các bình thạch anh; Trên nhiệt độ này nó phân hủy bởi cơ chế gốc tự do thành các nguyên tố đơn lẻ.
Phản ứng sửa
Chlor trifluoride phản ứng với một số kim loại để cho anion chloride và fluoride; tách phosphor từ phosphor trichloride (PCl3) và phosphor pentafluoride (PF5); và tách lưu huỳnh từ lưu huỳnh đichloride (SCl2) và lưu huỳnh tetrafluoride (SF4). ClF3 cũng phản ứng nổ với nước, trong đó nó oxy hóa nước để cung cấp oxy hoặc với lượng có kiểm soát oxy đifluoride (OF2), cũng như hydro fluoride và hydro chloride. Oxide kim loại sẽ phản ứng để hình thành muối halide kim loại và oxy hoặc oxy đifluoride.
- ClF3 + 2H2O → 3HF + HCl + O2↑
- ClF3 + H2O → HF + HCl + OF2
Việc sử dụng chính của ClF3 là sản xuất urani(VI) fluoride, UF6, như một phần của quá trình xử lý và tái chế nhiên liệu hạt nhân, bằng cách fluor hóa kim loại urani:
- U + 3ClF3 → UF6 + 3ClF↑
Nó bị phân hủy ở 180 °C (356 °F; 453 K) theo phương trình:
- ClF3 → ClF↑ + F2↑
Tham khảo sửa
- ^ “Chlorine trifluoride - Compound Summary”. PubChem Compound. USA: National Center for Biodideechnology Information. ngày 16 tháng 9 năm 2004. Identification and Related Records. Truy cập ngày 9 tháng 10 năm 2011.
- ^ ClF3/Hydrazine at the Encychlorpedia Astronautica.
- ^ a b c d e “NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0117”. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
- ^ a b Chlorine fluoride (ClF3) at Guidechem Chemical Network
- ^ a b “Chlorine trifluoride”. NIST Chemistry WebBook. USA: National Institute of Standards and Technology. Gas phase thermochemistry data. Truy cập ngày 9 tháng 10 năm 2011.
- ^ “Chlorine trifluoride”. Nguy hiểm ngay lập tức đến tính mạng hoặc sức khỏe. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
- ^ Hitoshi Habuka; Takahiro Sukenobu; Hideyuki Koda; Takashi Takeuchi; Masahiko Aihara (2004). “Silicon Etch Rate Using Chlorine Trifluoride”. Journal of the Electrochemical Society. 151 (11): G783–G787. doi:10.1149/1.1806391.
- ^ “United States Patent 5849092 "Process for chlorine trifluoride chamber cleaning"”. Bản gốc lưu trữ ngày 26 tháng 9 năm 2007. Truy cập ngày 11 tháng 4 năm 2017.
- ^ Board on Environmental Studies and Toxicology, (BEST) (2006). Acute Exposure Guideline Levels for Selected Airborne Chemicals: Volume 5 (chú thích ở National Academies Press). Washington D.C.: National Academies Press. tr. 40. ISBN 0-309-10358-4. Liên kết ngoài trong
|title=(trợ giúp) - ^ “United States Patent 6034016 "Method for regenerating halogenated Lewis acid catalysts"”. Bản gốc lưu trữ ngày 26 tháng 9 năm 2007. Truy cập ngày 11 tháng 4 năm 2017.
- ^ Otto Ruff, H. Krug (1930). “Über ein neues Chlorfluorid-CIF3”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 190 (1): 270–276. doi:10.1002/zaac.19301900127.
- ^ Smith, D. F. (1953). “The Microwave Spectrum and Structure of Chlorine Trifluoride”. The Journal of Chemical Physics. 21 (4): 609–614. Bibcode:1953JChPh..21..609S. doi:10.1063/1.1698976.