三氟化氯 :有毒有强腐蚀性的无机化合物

更新时间:2024-09-20 11:09

三化氯( trifluoride),化学式为CIF3,分子量92.45。是为浅绿色液体或白色固体,沸点11.3℃,因此,在11.3℃或室温以上温度时也能成为接近无色的蒸气状态。

三氟化氯有剧毒,并有腐蚀性,接触皮肤或眼睛会引起深度烧伤;蒸气可引起眼、皮肤及呼吸道的严重烧伤,吸入高浓度会引起肺水肿;有较大的燃烧危险,与许多可燃物接触后立即自燃,与有机化合物接触会爆炸,与水发生猛烈反应,释出氟化氢氯气;还能与砂子及其他含硅物料如玻璃、石棉等发生强烈反应。

三氟化味近似氯气,但刺激性很强,化学性质异常活泼,很像液氟,能与多种物料发生具有危险性的强烈反应。凝固点为-76.3℃,蒸气密度3.14g/L(空气=1.29)。熔点为-83℃。制作方法为由氯与氟于280℃反应,经-80℃冷凝而得。常用于用作氟化剂,火箭点火剂和推进剂;用于核燃料加工中。

理化性质

三氟化氯分子式为ClF3,分子量为92.45。三氟化氯是一种几乎无色的气体,具有类似于氯气的刺激性气味,其气味的嗅觉阈值极低,据报道约为0.02×10-6。 三氟化氯还是一种不可燃和遇热稳定的气体,但在250°C下开始分解。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。ClF3 与许多有机和无机化合物极易发生反应,而与液体会发生激烈反应。立即侵蚀玻璃,有湿气时也腐蚀石英,与水剧烈反应而爆炸,与有机化合物反应有火光发生。

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

实验室制备方法:单质氟与化合制备,这是最早制备三氟化氯的方法。

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%。

工业化生产方法:采用氟化氯氟化。

环境影响

广泛认为氟原子对臭氧的分解不起促进作用。虽然氯被认为对臭氧的分解起促进作用,但 ClF3 的反应性质并不能使其氯原子到达平流层,而是在对流层中进行反应并被冲洗出来。 此外,ClF3 在大气中存在的时间很短,所以它对全球变暖并无影响。

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

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是一种很强氧化剂氟化剂。它能大多数有机和无机化合物材料甚至塑料反应,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,例如氟化氢硫化氢在室温下与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

参考资料

..2024-08-23

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