kémiai vegyület From Wikipedia, the free encyclopedia
A klór-trifluorid szervetlen vegyület, két halogén (a fluor és a klór) egymással alkotott vegyülete (interhalogén). Színtelen, mérgező, korrozív és nagyon reakcióképes gáz, a legkülönfélébb anyagokkal reagál. Szobahőmérsékleten nyomás alatt halvány sárgászöld folyadékká kondenzálódik, jellemzően ilyen formában kerül kereskedelmi forgalomba. A második világháború gyújtóbombáinak egyik alkotója.[5] Elsősorban rakéták hajtóanyagának alkotórészeként, a félvezetőiparban tisztító- és maratószerként,[6][7] a kiégett fűtőelemek újrahasznosításában[8] és más ipari műveletekben[9] használják.
Klór-trifluorid | |||
A klór-trifluorid molekulaszerkezete | A klór-trifluorid kalottamodellje | ||
Szabályos név | trifluoro-λ3-klorán[1] (szubsztitúciós) | ||
Kémiai azonosítók | |||
---|---|---|---|
CAS-szám | 7790-91-2 | ||
PubChem | 24637 | ||
ChemSpider | 23039 | ||
EINECS-szám | 232-230-4 | ||
MeSH | chlorine+trifluoride | ||
ChEBI | 30123 | ||
RTECS szám | FO2800000 | ||
| |||
| |||
InChIKey | JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N | ||
Gmelin | 1439 | ||
Kémiai és fizikai tulajdonságok | |||
Kémiai képlet | ClF3 | ||
Moláris tömeg | 92,45 g/mol | ||
Megjelenés | színtelen gáz | ||
Szag | édeskés, szúrós, irritáló[2] | ||
Sűrűség | 4 mg cm−3 | ||
Olvadáspont | −76,34 °C | ||
Forráspont | 11,75 °C | ||
Oldhatóság (vízben) | hevesen reagál[3] | ||
Oldhatóság | Hevesen reagál benzollal, toluollal, éterrel, alkohollal, ecetsavval, szelén-tetrafluoriddal, salétromsavval, kénsavval, lúgokkal, hexánnal.[3] CCl4-gyel ütésre érzékeny robbanásveszélyes oldatot képez. | ||
Viszkozitás | 91,82 μPa s | ||
Gőznyomás | 175 kPa | ||
Kristályszerkezet | |||
Molekulaforma | T-alakú | ||
Termokémia | |||
Std. képződési entalpia ΔfH | −158,87 kJ mol−1[4] | ||
Standard moláris entrópia S | 281,59 J K−1mol−1[4] | ||
Veszélyek | |||
MSDS | natlex.ilo.ch | ||
EU osztályozás | oxidálószer (O) rendkívül mérgező (T+) környezetre veszélyes (N) korrozív (C) | ||
NFPA 704 | |||
R mondatok | R8, R14, R39/26/27/28, R35, R49, R46, R60, R61 | ||
S mondatok | (S1/2), S17, S30, S38, S45, S53, S60, S61 | ||
Rokon vegyületek | |||
Rokon vegyületek | klór-pentafluorid | ||
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. |
Elsőként Ruff és Krug számolt be róla 1930-ban, klór fluorozásával állították elő, a reakció során ClF is keletkezett, a keveréket desztillációval választották szét.[10]
Szobahőmérsékleten a ClF3 színtelen gáz (forráspontja 11,75 °C), egyesek szerint édeskés, de fullasztó. Már 0,1 ppm hígításban is mérgező[forrás?], a bőrre maró hatású, gőzei megtámadják az orr, a torok és a szem nyálkahártyáját. A szemekben maradandó károsodást okoz, a bőrön égési sebeket, fekélyeket hoz létre. Különösen alattomos tulajdonsága, hogy a fájdalom nem azonnal jelentkezik.[forrás?] A fenti hatások azzal magyarázhatók, hogy a levegő vízgőztartalma hidrolizálja és így HF és ClO2 keletkezik.[forrás?]
Előállítása fluor és klór elegyének melegítésével 280 °C-on egy korrózióálló, nikkelből (vagy Ni-Cu 67%-30% ötvözetből) készült edényben történik.
Cl2 + 3 F2 = 2 ClF3
Szinte minden anyaggal képes reakcióba lépni. Kitűnő fluorozó szer, robbanásszerűen reagál vízzel, lángra lobbantja a fémpor alakban levő platinafémeket, nemfémes- és szerves anyagokat, meggyújtja a ruhát, a fát, a hajat, még az azbesztet is. A xenonnal és a radonnal is reagál: fluorid keletkezik.
Számos fémmel kloridok és fluoridok keletkezése közben reagál, foszforral reagálva foszfor-trikloridot (PCl3) és foszfor-pentafluoridot (PF5), míg kénnel kén-dikloridot (SCl2) és kén-tetrafluoridot (SF4) képez. Vízzel is robbanásszerű hevességgel reagál, a vizet oxigénné vagy oxigén-difluoriddá (OF2), valamint hidrogén-fluoriddá és hidrogén-kloriddá oxidálja. A fém-oxidokkal fém-halogenideket és oxigént vagy oxigén-difluoridot képez. Csak a fent említett ellenálló fémedényekben tárolható.
A ClF3 fő felhasználását az urán-hexafluorid (UF6) gyártása jelenti, mely a nukleáris fűtőanyagok feldolgozásának és újrafeldolgozásának fontos lépése:
A ClF3 molekulája nem síkháromszöges, hanem közelítőleg T alakú. Az egyik kötés valamivel rövidebb (159,8 pm), mint a másik kettő (169,8 pm).[11] Ez a szerkezet összhangban van a vegyértékelektronpár-taszítási elmélet által jósolttal, mely szerint a klóratomnak mindössze 3 elektronja vesz részt kötésben (3 F atommal), így marad még 2 nagy térigényű nemkötő elektronpár. Emiatt a molekula AB3E2 típusú és a lehető legszimmetrikusabb elrendezés a T alak. Ezt a T alakot picit torzítja a nemkötő elektronpárok taszítása, így az ideális 90° helyett a kötésszög 87,5°. A megnyúlt Cl−F axiális kötés összhangban van a kötés hipervalens voltával.
Gyújtó hatását a második világháborús bombákban is felhasználták. Rendkívül exoterm a reakciója hidrazinnal, ezért már az 1950-es évektől használták rakéták hajtóanyagént. A reakció során nagy mennyiségű gáz keletkezik.[5]
3 N2H4 + 4 ClF3 = 3 N2 + 12 HF + 2 Cl2
A nukleáris reaktorok kiégett fűtőelemei uránt, plutóniumot, jódizotópot és lantanoidákat tartalmaznak. A ClF3 50-80 °C-on reakcióba lép ezekkel az anyagokkal. A reakciók eredményeképpen illékony UF6 (urán-hexafluorid) keletkezik.
U + 3 ClF3 = UF6 + 3 ClF
A keletkező PuF4 és a lantanoidák fluoridjai nem illékonyak, ezért könnyen elválaszthatók az UF6-tól. Így az urán újrahasznosítható.[5]
Az utóbbi évtizedekben a félvezetőipar nagyot növekedett. A félvezető gyártásban alkalmazott eszközök legjobb tisztítóanyaga a klór-trifluorid, mert nem igényel plazma aktivációt. Reakciókészsége miatt nem üvegházgáz, és nem károsítja az ózonpajzsot.[5]
Nem sokkal a II. világháború kezdete előtt a nemzetiszocialista Német Birodalomban N-stoff („N-anyag”) kódnévvel a Kaiser Wilhelm Institute vizsgálta lehetséges katonai felhasználását. A Maginot-vonal erődítményeinek makettjét felhasználva úgy találták, hogy hatásos kombinált gyújtófegyver és harci gáz. 1938-ban kezdtek el építeni egy részben bunkerekben, részben föld alatt elhelyezkedő 31,76 km2-os hadiipari komplexumot Falkenhagen mellett, ahol havonta 50 tonna N-stoff előállítását, valamint szarin gyártását is tervezték. 1944-ig azonban, amikor az előretörő Vörös Hadsereg elfoglalta a területet, csak 30–50 tonnát állítottak elő, kilogrammonként több mint 100 birodalmi márka költséggel. Az N-stoffot sosem használták háborúban.[12]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.