Трифторид азота - Nitrogen trifluoride
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК
Трифторид азота
|
|
Другие имена
Фторид азота
Трифторамин Трифтораммония |
|
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol )
|
|
ЧЭБИ | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.029.097 |
Номер ЕС | |
1551 | |
PubChem CID
|
|
Номер RTECS | |
UNII | |
Номер ООН | 2451 |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Характеристики | |
NF 3 | |
Молярная масса | 71,00 г / моль |
Появление | бесцветный газ |
Запах | заплесневелый |
Плотность | 3,003 кг / м 3 (1 атм, 15 ° C) 1,885 г / см 3 (жидкость при температуре кипения ) |
Температура плавления | -207,15 ° С (-340,87 ° F, 66,00 К) |
Точка кипения | -129,06 ° С (-200,31 ° F, 144,09 К) |
0,021 г / 100 мл | |
Давление газа | 44,0 атм (-38,5 ° F, -39,2 ° C или 234,0 K) |
Показатель преломления ( n D )
|
1.0004 |
Состав | |
тригонально-пирамидальный | |
0,234 D | |
Термохимия | |
Теплоемкость ( C )
|
53,26 Дж / (моль · К) |
Стандартная мольная
энтропия ( S |
260,3 Дж / (моль · К) |
Std энтальпия
формации (Δ F H ⦵ 298 ) |
−31,4 кДж / моль −109 кДж / моль |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G )
|
-84,4 кДж / моль |
Опасности | |
Паспорт безопасности | AirLiquide |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | Не воспламеняется |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛК 50 ( средняя концентрация )
|
2000 ppm (мышь, 4 ч ) 9600 ppm (собака, 1 час) 7500 ppm (обезьяна, 1 час) 6700 ppm (крыса, 1 час) 7500 ppm (мышь, 1 час) |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (Допустимо)
|
TWA 10 частей на миллион (29 мг / м 3 ) |
REL (рекомендуется)
|
TWA 10 частей на миллион (29 мг / м 3 ) |
IDLH (Непосредственная опасность)
|
1000 частей на миллион |
Родственные соединения | |
Другие анионы
|
трихлорид азота трибромид азота трийодид азота аммиак |
Другие катионы
|
трифторид фосфора, трифторид мышьяка, трифторид сурьмы, трифторид висмута |
Родственные бинарные фторазаны
|
тетрафторгидразин |
Родственные соединения
|
дифторид диазота |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Трифторид азота ( NF
3) представляет собой неорганический , бесцветный, негорючий , токсичный газ со слегка затхлым запахом. Он находит все более широкое применение в производстве плоских дисплеев , фотоэлектрических элементов , светодиодов и другой микроэлектроники . Трифторид азота также является чрезвычайно сильным и долгоживущим парниковым газом . Его атмосферная нагрузка превысила 2 части на триллион в 2019 году и удваивалась каждые пять лет с конца 20 века.
Синтез и реакционная способность
Трифторид азота не существовал на Земле в значительных количествах до его синтеза человеком. Это редкий пример бинарного фторида, который можно получить непосредственно из элементов только в очень необычных условиях, таких как электрический разряд. После первой попытки синтеза в 1903 году Отто Руфф получил трифторид азота путем электролиза расплавленной смеси фторида аммония и фтороводорода . Она оказалась гораздо менее реакционноспособны , чем другой азот тригалогениды азот трихлорид , трибромид азот и трииодид азот , все из которых являются взрывоопасными. Единственный среди тригалогенидов азота он имеет отрицательную энтальпию образования. Его получают в наше время как путем прямой реакции аммиака и фтора, так и с помощью разновидности метода Раффа. Поставляется в баллонах под давлением.
NF
3слабо растворяется в воде, не вступая в химические реакции. Он неосновной с низким дипольным моментом 0,2340 D. Напротив, аммиак является основным и сильно полярным (1,47 D). Это различие возникает из-за того, что атомы фтора действуют как электроноакцепторные группы, притягивая практически все электроны неподеленной пары на атоме азота. NF 3 - мощный, но медленный окислитель.
Он окисляет хлористый водород до хлора:
- 2 NF 3 + 6 HCl → 6 HF + N 2 + 3 Cl 2
Он совместим со сталью и монелем , а также с некоторыми пластиками. Он превращается в тетрафторгидразин при контакте с металлами, но только при высоких температурах:
- 2 NF 3 + Cu → N 2 F 4 + CuF 2
NF 3 реагирует с фтором и пентафторидом сурьмы с образованием соли тетрафтораммония :
- NF 3 + F 2 + SbF 5 → NF+
4SbF-
6
Приложения
Трифторид азота в основном используется для удаления кремния и кремниевых соединений при производстве полупроводниковых устройств, таких как ЖК-дисплеи , некоторые тонкопленочные солнечные элементы и другая микроэлектроника. В этих приложениях NF
3изначально разрушается в плазме . Полученные фторсодержащие радикалы являются активными агентами , которые атака поликристаллического кремния , нитрид кремния и оксид кремния . Они могут быть использованы также для удаления силицида вольфрама , вольфрам , а также некоторые другие металлы. Помимо использования в качестве травителя при изготовлении устройств, NF
3также широко используется для очистки камер PECVD .
NF
3 легче диссоциирует в разряде низкого давления по сравнению с перфторированными соединениями (PFC) и гексафторидом серы ( SF
6). Большее количество отрицательно заряженных свободных радикалов, образующихся таким образом, может привести к более высокой скорости удаления кремния и обеспечить другие преимущества процесса, такие как меньшее остаточное загрязнение и более низкое суммарное напряжение заряда на изготавливаемом устройстве. Как несколько более тщательно расходуемое травильное и чистящее средство, NF 3 также продвигается как экологически предпочтительный заменитель SF.
6или ПФУ, такие как гексафторэтан .
Эффективность использования химикатов, применяемых в плазменных процессах, широко варьируется в зависимости от оборудования и применения. Значительная часть реагентов попадает в выхлопной поток и в конечном итоге может быть выброшена в атмосферу Земли. Современные системы борьбы с загрязнением воздуха могут существенно снизить выбросы в атмосферу. NF
3не подвергался значительным ограничениям на использование. Годовая отчетность НФ
3производство, потребление и выбросы отходов крупными производителями потребовались во многих промышленно развитых странах в ответ на наблюдаемый рост атмосферы и международный Киотский протокол .
Высокотоксичный газообразный фтор (F 2 , двухатомный фтор ) является климатически нейтральной заменой трифторида азота в некоторых производственных приложениях. Это требует более строгого обращения и мер безопасности, особенно для защиты производственного персонала.
Трифторид азота также используется в лазерах на фтористом водороде и фториде дейтерия , которые являются типами химических лазеров . Здесь также предпочтительнее газообразный фтор из-за его более удобных рабочих характеристик.
Парниковый газ
NF
3является парниковым газом с потенциалом глобального потепления (ПГП) в 17 200 раз больше, чем у CO.
2при сравнении за 100-летний период. Его GWP ставит его на второе место после SF.
6в группе парниковых газов, признанных Киотским протоколом , и NF
3был включен в эту группу с 2013 года и с начала второго периода действия обязательств Киотского протокола. Расчетное время жизни в атмосфере составляет 740 лет, хотя другие исследования предполагают немного меньшее время жизни - 550 лет (и соответствующий ПГП 16 800).
Хотя NF
3имеет высокий ПГП, долгое время его радиационное воздействие в атмосфере Земли считалось небольшим, ложно предполагая, что в атмосферу выбрасываются лишь небольшие количества. Промышленное применение NF
3обычно разрушают его, в то время как в прошлом ранее использовались регулируемые соединения, такие как SF
6и ПФУ часто выпускались. Исследования поставили под сомнение предыдущие предположения. В крупных приложениях, таких как производство компьютерной памяти DRAM , производство плоских дисплеев и крупномасштабное производство тонкопленочных солнечных элементов, используется NF.
3.
С 1992 года, когда было произведено менее 100 тонн, производство выросло примерно до 4000 тонн в 2007 году и, по прогнозам, значительно увеличится. Ожидается, что к 2010 году мировое производство NF 3 достигнет 8000 тонн в год. Безусловно, крупнейший производитель NF в мире.
3- американская промышленная газовая и химическая компания Air Products & Chemicals . Примерно 2% произведенного ЯО
3выбрасывается в атмосферу. Робсон прогнозировал, что максимальная концентрация в атмосфере составляет менее 0,16 частей на триллион (ppt) по объему, что обеспечит инфракрасное воздействие менее 0,001 Вт · м -2 . Средняя глобальная концентрация NF 3 в тропосфере выросла с примерно 0,02 ppt (частей на триллион, мольная доля сухого воздуха) в 1980 году до 0,86 ppt в 2011 году, со скоростью увеличения 0,095 ppt в год -1 , или примерно 11% в год. год, и межполушарный градиент, который соответствует выбросам, происходящим в подавляющем большинстве в Северном полушарии, как и ожидалось. Этот темп роста в 2011 году соответствует примерно 1200 метрическим тоннам в год выбросов NF 3 во всем мире, или примерно 10% от оценок мирового производства NF 3 . Это значительно более высокий процент, чем было оценено промышленностью, и, таким образом, усиливает аргументы в пользу инвентаризации производства NF 3 и регулирования его выбросов. Одно исследование, в соавторстве с представителями отрасли, предполагает, что вклад выбросов NF 3 в общий бюджет парниковых газов при производстве тонкопленочных кремниевых солнечных элементов очевиден.
РКИК ООН , в контексте Киотского протокола, решил включить трифторид азота во втором Киотском протоколе периода соблюдения, который начинается в 2012 году и заканчивается либо 2017 или 2020. После костюма, Протокол ВСДКУРА / ИМР ПГ вносит исправления все его стандарты (корпоративные, товарные и объем 3), чтобы также охватить NF 3 .
Безопасность
Контакт кожи с NF
3не опасен и относительно незначительно раздражает слизистые оболочки и глаза. Это легочный раздражитель, токсичность которого значительно ниже, чем у оксидов азота , и его чрезмерное вдыхание вызывает превращение гемоглобина в крови в метгемоглобин , что может привести к состоянию метгемоглобинемии . Национальный институт по охране труда и здоровья (NIOSH) указывает , что концентрация, которая сразу же опасно для жизни или здоровья (значение IDLH) составляет 1000 частей на миллион.
Смотрите также
Примечания
использованная литература
внешние ссылки
- Национальный реестр загрязнителей - информационный бюллетень по фторидам и соединениям на Wayback Machine (архивировано 22 декабря 2003 г.)
- Кодекс норм NF 3 (Европейская ассоциация промышленного газа)]
- Страница веб-книги для NF 3
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
NH 3 N 2 H 4 |
Он (N 2 ) 11 | ||||||||||||||||
Ли 3 Н | Be 3 N 2 | BN |
β-C 3 N 4 г-C 3 N 4 C x N y |
№ 2 | N x O y | NF 3 | Ne | ||||||||||
Na 3 N | Mg 3 N 2 | AlN | Si 3 N 4 |
PN P 3 N 5 |
S x N y SN S 4 N 4 |
NCl 3 | Ar | ||||||||||
К 3 Н | Ca 3 N 2 | ScN | Банка | VN |
CrN Cr 2 N |
Mn x N y | Fe x N y | Против | Ni 3 N | CuN | Zn 3 N 2 | GaN | Ge 3 N 4 | В качестве | Se | NBr 3 | Kr |
Руб. | Sr 3 N 2 | YN | ZrN | NbN | β-Mo 2 N | Tc | RU | Rh | PdN | Ag 3 N | CdN | Гостиница | Sn | Sb | Te | NI 3 | Xe |
CS | Ba 3 N 2 | Hf 3 N 4 | TaN | WN | Re | Операционные системы | Ir | Pt | Au | Hg 3 N 2 | TlN | Pb | BiN | По | В | Rn | |
Пт | Ra 3 N 2 | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Ур. | Ц | Og | |
↓ | |||||||||||||||||
Ла | CeN | PrN | Nd | Вечера | См | ЕС | GdN | Tb | Dy | Хо | Э | Тм | Yb | Лу | |||
Ac | Чт | Па | U 2 N 3 | Np | Пу | Являюсь | См | Bk | Cf | Es | FM | Мкр | Нет | Lr |