Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трифторид азота
Трифторид азота
Трифторид азота
Имена
Название ИЮПАК
Трифторид азота
Другие имена
Фторид азота
Трифторамин
Трифтораммония
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.029.097 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 232-007-1
1551
Номер RTECS
  • QX1925000
UNII
Номер ООН2451
  • InChI = 1S / F3N / c1-4 (2) 3 проверитьY
    Ключ: GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / F3N / c1-4 (2) 3
    Ключ: GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYAA
  • FN (F) F
Характеристики
NF 3
Молярная масса71,00 г / моль
Внешностьбесцветный газ
Запахзаплесневелый
Плотность3,003 кг / м 3 (1 атм, 15 ° C)
1,885 г / см 3 (жидкость при кипении)
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 газа44,0 атм [1] (-38,5 ° F, -39,2 ° C или 234,0 K) [a]
1.0004
Структура
тригонально-пирамидальный
0,234 D
Термохимия
53,26 Дж / (моль · К)
260,3 Дж / (моль · К)
−31,4 кДж / моль [2]
−109 кДж / моль [3]
-84,4 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасностиAirLiquide
NFPA 704 (огненный алмаз)
1
0
0
OX
точка возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
ЛК 50 ( средняя концентрация )
2000 частей на миллион (мышь, 4  часа )
9600 частей на миллион (собака, 1 час)
7500 частей на миллион (обезьяна, 1 час)
6700 частей на миллион (крыса, 1 час)
7500 частей на миллион (мышь, 1 час) [5]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 10 частей на миллион (29 мг / м 3 ) [4]
REL (рекомендуется)
TWA 10 частей на миллион (29 мг / м 3 ) [4]
IDLH (Непосредственная опасность)
1000 частей на миллион [4]
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).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы
Эта статья о химическом составе. Чтобы узнать о других значениях, см. NF3 .

Трифторид азота представляет собой неорганическое соединение с формулой NF 3 . Этот азот - фтор , соединение представляет собой бесцветное, негорючий газ со слегка затхлым запахом. Он находит все более широкое применение в качестве травителя в микроэлектронике . Трифторид азота - чрезвычайно сильный парниковый газ .

Синтез и реакционная способность [ править ]

Трифторид азота является редким примером бинарного фторида, который можно получить непосредственно из элементов только в очень необычных условиях, таких как электрический разряд. [6] После первой попытки синтеза в 1903 году Отто Руфф получил трифторид азота путем электролиза расплавленной смеси фторида аммония и фтороводорода . [7] Это оказалось гораздо менее реакционноспособны , чем другой азот тригалогениды азот трихлорид , азот трибромид и азот трииодид, все они взрывоопасны. Единственный среди тригалогенидов азота он имеет отрицательную энтальпию образования. Сегодня его получают как путем прямой реакции аммиака и фтора, так и с помощью разновидности метода Раффа. [8] Поставляется в баллонах под давлением.

Реакции [ править ]

NF 3 плохо растворяется в воде, не вступая в химическую реакцию. Он неосновной с низким дипольным моментом 0,2340 D. Напротив, аммиак является основным и сильно полярным (1,47 D). [9] Эта разница 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 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 [ править ]

Трифторид азота используется при плазменном травлении кремниевых пластин. Сегодня трифторид азота в основном используется для очистки камер PECVD при крупносерийном производстве жидкокристаллических дисплеев и тонкопленочных солнечных элементов на основе кремния. В этих приложениях NF 3 первоначально разрушается плазмой in situ . Полученные фтора атомы являются активными чистящими средствами , которые нападают на поликристаллический кремний , нитрид кремния и оксид кремния . Трифторид азота также можно использовать с силицидом вольфрама и вольфрам, полученный методом химического осаждения из паровой фазы . NF3 считается экологически предпочтительным заменителем гексафторида серы или перфторуглеродов, таких как гексафторэтан . [10] Уровень использования химикатов, применяемых в плазменных процессах , обычно составляет менее 20%. Поэтому некоторые из PFC, а также некоторые из NF 3 всегда уходят в атмосферу. Современные системы газоочистки могут снизить такие выбросы.

Газ F 2 (двухатомный фтор ) был использован в качестве климатически нейтральной замены трифторида азота при производстве плоских дисплеев и тонкопленочных солнечных элементов. [11]

Трифторид азота также используется в лазерах на фтористом водороде и фториде дейтерия , которые являются типами химических лазеров . Он предпочтительнее газообразного фтора из-за его удобных в обращении свойств, отражающих его значительную стабильность.

Он совместим со сталью и монелем , а также с некоторыми пластиками.

Парниковый газ [ править ]

Рост концентрации NF 3 в атмосфере с 1990-х годов показан на правом графике вместе с подмножеством подобных искусственных газов. Обратите внимание на масштаб журнала.

NF
3является парниковым газом с потенциалом глобального потепления (ПГП) в 17 200 раз больше, чем у CO.2при сравнении за 100-летний период. [12] [13] [14] По GWP он уступает только SF6в 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. Предполагаемое время жизни в атмосфере составляет 740 лет [12], хотя другие работы предполагают немного меньшее время жизни - 550 лет (и соответствующий GWP 16 800). [15]

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. [15] [16]

Таймсерии трифторида азота на разных широтах.

С 1992 года, когда было произведено менее 100 тонн, производство выросло примерно до 4000 тонн в 2007 году и, по прогнозам, значительно увеличится. [15] 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. [17] [18] Робсон прогнозировал, что максимальная концентрация в атмосфере составляет менее 0,16 частей на триллион (ppt) по объему, что обеспечит воздействие ИК-излучения менее 0,001 Вт · м -2 . [19] Средняя глобальная концентрация NF 3 в тропосфере выросла примерно с 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 и межполушарный градиент, который соответствует выбросам, происходящим в подавляющем большинстве в Северном полушарии, как и ожидалось. Эта скорость роста в 2011 году соответствует примерно 1200 метрических тонн выбросов NF 3 в год во всем мире, или примерно 10% от общего объема выбросов NF.3 оценки мирового производства. Это значительно более высокий процент, чем было оценено промышленностью, и, таким образом, усиливает аргументы в пользу инвентаризации производства NF 3 и регулирования его выбросов. [20] Одно исследование, в соавторстве с представителями промышленности, предполагает, что вклад выбросов NF 3 в общий баланс парниковых газов при производстве тонкопленочных Si-солнечных элементов очевиден. [21]

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 . [22]

Безопасность [ править ]

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 . [23] Национальный институт по охране труда и здоровья (NIOSH) определяет , что концентрация , которая сразу же опасно для жизни или здоровья (значение IDLH) составляет 1000 частей на миллион. [24]

См. Также [ править ]

  • Пентафторид азота
  • Тетрафторгидразин

Примечания [ править ]

  1. ^ Это давление пара представляет собой давление при его критической температуре - ниже обычной комнатной температуры .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Air Products; Физические свойства трифторида азота
  2. ^ Sinke, GC (1967). «Энтальпия диссоциации трифторида азота». J. Phys. Chem . 71 (2): 359–360. DOI : 10.1021 / j100861a022 .
  3. ^ Неорганическая химия , стр. 462, в Google Книгах
  4. ^ a b c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0455» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ "Трифторид азота" . Немедленно опасные для жизни или здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  6. ^ Лидин, PA; Молочко В.А.; Андреева, Л.Л. (1995). Химические свойства неорганических веществ(на русском). С. 442–455. ISBN 978-1-56700-041-2.
  7. ↑ Отто Рафф , Джозеф Фишер, Фриц Люфт (1928). «Дас Стикофф-3-фторид». Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 172 (1): 417–425. DOI : 10.1002 / zaac.19281720132 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Филип Б. Хендерсон, Эндрю Дж. Войтек «Фтористые соединения, неорганические, азотные» в Энциклопедии химической технологии Кирк-Отмера, 1994, John Wiley & Sons, NY. doi : 10.1002 / 0471238961.1409201808051404.a01 Дата публикации статьи в Интернете: 4 декабря 2000 г.
  9. ^ Klapötke, Томас М. (2006). «Азотно-фторсодержащие соединения». Журнал химии фтора . 127 : 679–687. DOI : 10.1016 / j.jfluchem.2006.03.001 .
  10. Перейти ↑ H. Reichardt, A. Frenzel и K. Schober (2001). «Экологически чистое производство вафель: NF
    3    дистанционная микроволновая плазма для очистки камеры ». Микроэлектроника . 56 (1–2): 73–76. doi : 10.1016 / S0167-9317 (00) 00505-0 .
  11. ^ J. Oshinowo; А. Рива; М. Питтрофф; Т. Шварце; Р. Виланд (2009). «Эффективность травления Ar / N 2 / F 2 при очистке камеры CVD / ALD». Твердотельная технология . 52 (2): 20–24.
  12. ^ a b «Изменение климата 2007: основы физических наук» (PDF) . МГЭИК . Проверено 3 июля 2008 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  13. ^ Робсон, JI; Gohar, LK; Hurley, MD; Блеск, КП ; Уоллингтон, Т. (2006). «Пересмотренный ИК-спектр, радиационная эффективность и потенциал глобального потепления трифторида азота» . Geophys. Res. Lett. 33 (10): L10817. Bibcode : 2006GeoRL..3310817R . DOI : 10.1029 / 2006GL026210 .
  14. ^ Ричард Морган (2008-09-01). «За пределами углерода: ученые беспокоятся о влиянии азота» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 07 сентября 2008 года . Проверено 7 сентября 2008 .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  15. ^ a b c Prather, MJ; Хсу, Дж. (2008). « НФ3, парниковый газ отсутствует в Киото » . Geophys. Res. Lett. 35 (12): L12810. Bibcode : 2008GeoRL..3512810P . doi : 10.1029 / 2008GL034542 .
  16. ^ Цай, W.-T. (2008). «Анализ рисков для окружающей среды и здоровья, связанных с трифторидом азота ( NF
    3    ), токсичный и мощный парниковый газ ». J. Hazard. Mat . 159 (2–3): 257–63. doi : 10.1016 / j.jhazmat.2008.02.023 . PMID  18378075 .
  17. ^ М. Рузвельт (2008-07-08). «Климатическая угроза от плоских телевизоров, микрочипов» . Лос-Анджелес Таймс .
  18. ^ Хоаг, Ханна (2008-07-10). «Пропавший парниковый газ» . Природа сообщает об изменении климата . Новости природы . DOI : 10.1038 / климат.2008.72 .
  19. ^ Робсон, Джон. «Трифторид азота (NF 3 )» . Королевское метеорологическое общество . Архивировано из оригинального 16 мая 2008 года . Проверено 27 октября 2008 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  20. ^ Арнольд, Тим; Harth, CM; Mühle, J .; Мэннинг, AJ; Саламе, ПК; Kim, J .; Айви, диджей; Стил, LP; Петренко, В.В.; Severinghaus, JP; Baggenstos, D .; Вайс, РФ (05.02.2013). «Глобальные выбросы трифторида азота по результатам обновленных атмосферных измерений» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 110 (6): 2029–2034. Bibcode : 2013PNAS..110.2029A . DOI : 10.1073 / pnas.1212346110 . PMC 3568375 . PMID 23341630 .  
  21. ^ Фтенакис, Василис; Д.О. Кларк; М. Моалем; Депутат Чендлер; RG Ridgeway; FE Hulbert; DB Cooper; П. Дж. Марулис (25 октября 2010 г.). «Выбросы трифторида азота в течение жизненного цикла от фотоэлектрических систем». Environ. Sci. Technol. Американское химическое общество . 44 (22): 8750–7. Bibcode : 2010EnST ... 44.8750F . DOI : 10.1021 / es100401y . PMID 21067246 .  
  22. ^ Риверс, Али (2012-08-15). «Трифторид азота: новый обязательный парниковый газ по Киотскому протоколу» . Ecometrica.com . www.ecometrica.com.
  23. ^ Малик, Йогендер (2008-07-03). «Трифторид азота - Очистка электронных устройств» . Gasworld . Архивировано из оригинала на 2008-08-04 . Проверено 15 июля 2008 .
  24. ^ «Немедленно опасные для жизни или здоровья концентрации (IDLH): трифторид азота» . Национальный институт охраны труда и здоровья .

Внешние ссылки [ править ]

  • Национальный реестр загрязнителей - информационный бюллетень о фторидах и соединениях на Wayback Machine (архивировано 22 декабря 2003 г.)
  • Страница веб-книги для NF 3
  • CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности


  • v
  • т
  • е
Соли и ковалентные производные нитрид- иона
NH 3
N 2 H 4		Он (N 2 ) 11
Ли 3 НBe 3 N 2BNβ-C 3 N 4
г-C 3 N 4
C x N y		№ 2N x O yNF 3Ne
Na 3 NMg 3 N 2AlNSi 3 N 4PN
P 3 N 5		S x N y
SN
S 4 N 4		NCl 3Ar
KCa 3 N 2ScNБанкаVNCrN
Cr 2 N		Mn x N yFe x N yПротивNi 3 NCuNZn 3 N 2GaNGe 3 N 4В качествеSeNBr 3Kr
Руб.Sr 3 N 2YNZrNNbNβ-Mo 2 NTcRURhPdNAg 3 NCdNГостиницаSnSbTeNI 3Xe
CSBa 3 N 2 Hf 3 N 4TaNWNReОперационные системыIrPtAuHg 3 N 2TlNPbBiNПоВRn
ПтRa 3 N 2 RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvЦOg
↓
ЛаCeNPrNdВечераСмЕвропаGdNTbDyХоЭТмYbЛу
AcЧтПаООНNpПуЯвляюсьСмBkCfEsFMМкрНетLr