三氟化氯

更新时间:2022-06-30

三氟化氯(chlorine trifluoride)是无机化合物,分子式为ClF₃,分子量为92.45。有毒,有强腐蚀性,常温下为无色气体,降温变为绿色液体。可用作氟化剂燃烧剂推进剂中的氧化剂、高温金属的切割油等。

基本信息

中文名三氟化氯
外文名chlorine trifluoride
化学式ClF3
熔点-76.3 ℃
密度相对密度(空气=1)3.14
沸点11.3 ℃
分子式ClF3
分子量92.45
EINECS232-230-4
应用用作氟化剂,燃烧剂,推进剂中的氧化物,高温金属的切割油等。
危险品编号1749
CAS登录号7990-91-2
外观无色气体或绿色液体
国标编号23015
外观与性状无色气体或绿色液体
稳定性稳定
危险标记6(有毒气体)、38(氧化剂)、41(腐蚀品)

理化性质

三氟化氯分子式为ClF3,分子量为92.45,无色气体或绿色液体,沸点为11.3℃,熔点为-76.3℃,相对密度为3.14(空气=1)。有毒,有很强腐蚀性。

拉夫(Ruff)和克鲁格(Krug)在1930年制成氟化氯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。

3 F2+ Cl2→ 2 ClF3

ClF3形状大致是T形, 有一个短键(1.598Å)和两个长键(1.698Å),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。

稳定性:是已知最活泼的化合物之一。立即侵蚀玻璃,有湿气时也腐蚀石英,与水剧烈反应而爆炸,与有机物反应有火光发生。

用途

(1)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

(2)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。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。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。

合成方法

制备原理:Cl2+3F2=2ClF3

装置与制ClF相同,可以不用液态氧冷却的阱,反应炉加热到230℃。氯气流缓慢一些,如果F2对于Cl2比例太小则主要形成ClF,且ClF3中含有较多的Cl2。

氟化完毕后,把用干冰冷却的气阱中凝集的液态ClF3倾入一个用干冰冷却的钢瓶中并立刻关紧。当钢瓶温度升至室温时,连上压力计打开阀门,使气体放出直至0.122MPa为止。此时ClF、Cl2、F2均挥发逸出。收率随Cl2∶F2的值而定,一般可达60%~85%。

环境影响

健康危害

侵入途径:吸入。

健康危害:对皮肤、粘膜有刺激作用。

毒理学及环境

急性毒性:LC50299ppm,1小时(大鼠吸入);178ppm,1小时(小鼠吸入)

危险特性:若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

燃烧(分解)产物:氟化氢氯化氢

监测方法

气相色谱法,参照《分析化学手册》(第四分册,色谱分析),化学工业出版社。

环境标准

苏联(1975) 作业环境空气中有害物质的允许浓度 0.4mg/m。

应急处理

泄漏处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并隔离直至气体散尽。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿厂商特别推荐的化学防护服(完全隔离)。切断气源。喷氨水或其它稀碱液中和,注意收集并处理废水。然后抽排(室内)或强力通风(室外)。如有可能,将残余气或漏出气用排风机送至水洗 塔或与塔相连的通风橱内。漏气容器不能再用,且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。

防护措施

呼吸系统防护:空气中浓度超标时,必须佩戴防毒面具。紧急事态抢救或逃生时,建议佩带正压自给式呼吸器。

眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。

身体防护:穿相应的防护服。

手防护:戴防化学品手套。

其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后,淋浴更衣。进入罐或其它高浓度区作业,须有人监护。

急救措施

皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用流动清水彻底冲洗。若有冻伤,就医治疗。

眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时,立即进行人工呼吸。就医。

灭火方法:不燃。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。雾状水。

制备结构

氯氟化物

拉夫(Ruff)和克鲁格(Krug)在试图氟化氯后最早报道了这种物质,这个反应也产生一氟化氯,可以通过蒸馏使其分离。

3 F+ Cl→ 2 ClF ClF形状大致是T形, 有一个短键 (1.598 Å) 和两个长键 (1.698 Å).这种结构与价层电子对互斥理论的预测一致——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. 拉长的Cl-F键与超价键一致。

纯净的ClF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。

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

U + 3 ClF→ UF+ 3 ClF。

危害

ClF3是一种很强氧化剂和氟化剂。它能大多数有机和无机材料甚至塑料反应,可以使许多材料不接触火源就燃烧。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五氟化磷,而与硫反应生成二氯化硫四氟化硫。 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。

能够超越氧气的氧化能力导致对含氧材料的腐蚀性,这些材料通常被认为不可燃的. 在一工业意外中, 900 kg ClF3泄漏把自身烧通30厘米的混凝土和90厘米的砾石。任何和三氟化氯接触的设备,必须仔细挑选和清洁, 因为任何污染可以点燃接触物。

安全信息

危险品标志:腐蚀

安全标识:S17S38

危险标识:R6R38R41

危险品运输编号:1749

计算化学数据

1、疏水参数计算参考值(XlogP):2.5

2、氢键供体数量:0

3、氢键受体数量:3

4、可旋转化学键数量:0

5、互变异构体数量:无

6、拓扑分子极性表面积:0

7、重原子数量:4

8、表面电荷:0

9、复杂度:8

10、同位素原子数量:0

11、确定原子立构中心数量:0

12、不确定原子立构中心数量:0

13、确定化学键立构中心数量:0

14、不确定化学键立构中心数量:0

15、共价键单元数量:1


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