• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.理化性质
  • 4.用途
  • 5.合成方法
  • 6.危害
  • 7.实验室监测方法
  • 8.对环境的影响
  • 8.1.健康危害
  • 8.2.毒理学资料及环境行为
  • 9.应急处理处置方法
  • 9.1.泄漏应急处理
  • 9.2.防护措施
  • 9.3.急救措施
  • 10.安全信息
  • 11.计算化学数据
  • 12.参考资料

三氟化氯

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

  • 分子量

    92.45

  • CAS登录号

    7990-91-2

理化性质

三氟化氯

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,有强腐蚀性。1

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%。2

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。

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的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。