三氟化氮(nitrogen trifluoride),是一种
无机化合物,化学式NF3。常温常压下为无色气体,不溶于水,是一种
强氧化剂但化学性质非常稳定。它是
微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体,还可用作
高能燃料。
理化性质
熔点:-207℃
沸点:-129℃
外观:无色气体
结构
电子衍射的实验结果表明,NF3分子具有三角锥的结构,类似于NH3分子、F-N-F的
键角为102.5°,N-F键的键长为1.37Å,它的偶极矩很小,仅为0.234D。有趣的是在NF3分子中,虽然F-N-F的键角比NH3分子的小,N-F键的极性比N-H键的强,但NF3分子的偶极矩却比NH3分子的1.47D小得多。在NH3分子中,孤对电子与
氮原子的偶极矩和N-H键
偶极矩的方向一致,这两部分偶极矩加合的结果,使NH3分子具有强的极性。在NF3分子中,情况却不然,其中
孤对电子与氮原子的偶极矩和N-F键偶极矩的方向不一致,它们相互抵消了一部分,致使NF3分子的偶极矩很小。
化学性质
三氟化氮颇稳定,这和它的
生成热△H为-124.3kJ/mol-1有关、常温下它不和水、稀酸或稀碱作用。NF3似乎不具有碱性,它的质子亲和势较氨分子的小234kJ·mol-1,而质子亲和势的大小可用以衡量物质碱性的强弱。通常NF3要到250~300℃时才表现出它的活泼性,但它在70℃就能和AlCI3迅速地反应。
NF3和H2O(g),H2,NH3,CO或H2S等的混合气体,遇火花即发生猛烈的爆炸,如:
2NF3 + 3H2O → 6HF + NO2 + NO
制备方法
在熔融
氟氢化铵存在时,采用氨直接氟化工艺,反应产物经过除雾器、淋洗器、分子筛吸附器,以及真空蒸馏,可分别除去各种杂质,最后用低温法收集得到NF3。它也可由电解熔融的NH4F·HF制得。
应用领域
三氟化氮是
微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体。对
硅和
氮化硅的蚀刻,采用NF3和CF4+O2的混合气体有更高的蚀刻速率和选择性,而且对表面无污染。氢与NF3反应,在瞬间伴随放出大量的热,这就是NF3在高能化学激光器方面大量应用的原理。在高温下,NF3与有机化合物反应常伴有爆炸性,操作时应十分谨慎。还可用作
高能燃料。
计算化学数据
氢键供体数量:0
氢键受体数量:4
复杂度:8
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
分子结构数据
毒理学数据
LC50:19000mg/m3(
大鼠吸入,1h);5600mg/m3(
小鼠吸入,4h)
大鼠于308mg/m3浓度下,每天吸入7h,共4~5个月,见肝、肾有轻至中度病理改变,脾肿大,
尿氟增高。
急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。若有灼伤,就医治疗。
眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水冲洗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。
泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议
应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿
防毒服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
防护措施
工程控制:严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。
呼吸系统防护:空气中浓度较高时,应该佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防毒物渗透工作服。
手防护:戴橡胶手套。
其他防护:工作现场严禁吸烟。保持良好的卫生习惯。
操作处置与储存
操作注意事项:严加密闭,提供充分的
局部排风和
全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守
操作规程。建议操作人员佩戴
自吸过滤式防毒面具(
半面罩),戴化学
安全防护眼镜,穿防毒物渗透
工作服,戴
橡胶手套。远离火种、热源,
工作场所严禁吸烟。远离易燃、
可燃物。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与
还原剂接触。搬运时戴好钢瓶
安全帽和防震
橡皮圈,防止钢瓶碰撞、损坏。配备相应品种和数量的
消防器材及
泄漏应急处理设备。
储存注意事项: 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)
燃物、还原剂、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。
运输注意事项:铁路运输时须报
铁路局进行试运,试运期为两年。试运结束后,写出试运报告,报铁道部正式公布
运输条件。采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护
栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。严禁与
易燃物或可燃物、还原剂、食用化学品等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。
公路运输时要按规定路线行驶,禁止在居民区和
人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。
安全信息
安全术语
S17:Keep away from combustible material.
远离可燃物料。
S23:Do not breathe gas/fumes/vapour/spray.
不要吸入气体/烟雾/蒸汽/喷雾。
S38:In case of insufficient ventilation, wear suitable respiratory equipment.
风险术语
R8:Contact with combustible material may cause fire.
与可燃物料接触可能引起火灾。