WikiDer > Трифторид азота

Nitrogen trifluoride
Трифторид азота
Трифторид азота
Трифторид азота
Имена
Название ИЮПАК
Трифторид азота
Другие имена
Фтористый азот
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
Характеристики
NF3
Молярная масса71,00 г / моль
Внешностьбесцветный газ
Запахзаплесневелый
Плотность3.003 кг / м3 (1 атм, 15 ° С)
1,885 г / см3 (жидкость при б.п.)
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)[а]
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)
точка возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
2000 частей на миллион (мышь, 4час)
9600 частей на миллион (собака, 1 ч)
7500 частей на миллион (обезьяна, 1 ч)
6700 частей на миллион (крыса, 1 ч)
7500 частей на миллион (мышь, 1 ч)[5]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 10 частей на миллион (29 мг / м3)[4]
REL (Рекомендуемые)
TWA 10 частей на миллион (29 мг / м3)[4]
IDLH (Непосредственная опасность)
1000 частей на миллион[4]
Родственные соединения
Другой анионы
трихлорид азота
трибромид азота
трииодид азота
аммиак
Другой катионы
трифторид фосфора
трифторид мышьяка
трифторид сурьмы
трифторид висмута
Связанные бинарные фтор-азаны
тетрафторгидразин
Родственные соединения
дифторид диазота
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы
Эта статья о химическом составе. Для использования в других целях см. NF3.

Трифторид азота это неорганическое соединение с формула NF3.Этот азот-фтор Состав представляет собой бесцветный негорючий газ со слегка затхлым запахом. Он находит все более широкое применение в качестве травителя в микроэлектроника.Трифторид азота является чрезвычайно сильным парниковый газ.

Синтез и реакционная способность

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 г. Отто Рафф полученный трифторид азота электролизом расплавленной смеси фторид аммония и фтороводород.[7] Он оказался намного менее реактивным, чем другие тригалогениды азота. трихлорид азота, трибромид азота и трииодид азота, 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

NF3 плохо растворяется в воде, не вступая в химические реакции. Это неосновной с низким дипольный момент 0,2340 D. Напротив, аммиак является основным и сильно полярным (1,47 D).[9] Это различие возникает из-за того, что атомы фтора действуют как электроноакцепторные группы, притягивая практически все электроны неподеленной пары на атоме азота. NF3 является мощным, но медленным окислителем.

Он окисляет хлористый водород до хлора:

2 НФ3 + 6 HCl → 6 HF + N2 + 3 Cl2

Он преобразуется в тетрафторгидразин при контакте с металлами, но только при высоких температурах:

2 НФ3 + Cu → N2F4 + CuF2

NF3 реагирует с фтором и пентафторид сурьмы дать тетрафтораммоний соль:

NF3 + F2 + SbF5 → NF+
4SbF−
6

Приложения

Трифторид азота используется в плазменное травление кремниевых пластин. Сегодня трифторид азота в основном используется для очистки PECVD камеры в крупносерийном производстве жидкокристаллических дисплеев и кремниевых тонкопленочных солнечных элементов. В этих приложениях NF3 изначально разбит на месте плазмой. Образующийся фтор атомы являются активными чистящими средствами, которые атакуют поликремний, нитрид кремния и оксид кремния. Трифторид азота также можно использовать с силицид вольфрама, и вольфрам произведено ССЗ. NF3 считается экологически предпочтительным заменителем гексафторид серы или же перфторуглероды Такие как гексафторэтан.[10]Процесс утилизации химикатов, применяемых в плазменные процессы обычно ниже 20%, поэтому некоторые из ПФУ а также некоторые из NF3 всегда убегайте в атмосферу. Современные системы газоочистки могут снизить такие выбросы.

F2 газ (двухатомный фтор) был введен как климатически нейтральный замена трифторида азота при производстве плоских дисплеев и тонкопленочных солнечных элементов.[11]

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

Он совместим со сталью и Монель, а также несколько пластиков.

Парниковый газ

Рост концентрации NF в атмосфере3 с 1990-х годов показан на правом графике вместе с подмножеством подобных искусственных газов. Обратите внимание на масштаб журнала.

NF
3 это парниковый газ, с потенциал глобального потепления (GWP) в 17 200 раз больше, чем у CO
2 при сравнении за 100-летний период.[12][13][14] Его GWP ставит его на второе место после SF
6 в группе Киото признанный парниковые газы и NF
3 был включен в эту группу с 2013 года и с начала второго периода действия обязательств Киотского протокола. По оценкам время жизни в атмосфере 740 лет,[12] хотя другие работы предполагают немного более короткий срок жизни 550 лет (и соответствующий GWP 16 800).[15]

Несмотря на то что NF
3 имеет высокий ПГП, долгое время радиационное воздействие в Атмосфера Земли Предполагается, что они малы, при этом ложно предполагается, что в атмосферу выбрасываются лишь небольшие количества. Промышленное применение NF
3 обычно разрушают его, в то время как в прошлом ранее использовались регулируемые соединения, такие как SF
6 и ПФУ часто выпускались. Исследования поставили под сомнение предыдущие предположения. Приложения большого объема, такие как DRAM производство компьютерной памяти, изготовление плоские дисплеи и крупномасштабное производство тонкопленочные солнечные элементы использовать NF
3.[15][16]

Таймсерии трифторида азота на различных 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] Мировое производство NF3 ожидается, что к 2010 году он достигнет 8000 тонн в год. Безусловно, крупнейший в мире производитель NF
3 США промышленный газ и химическая компания Air Products & Chemicals. Примерно 2% произведенных NF
3 выбрасывается в атмосферу.[17][18] Робсон прогнозировал, что максимальная концентрация в атмосфере составляет менее 0,16 частей на триллион (ppt) по объему, что обеспечит менее 0,001 Вт · м3.−2 ИК-форсирования.[19]Средняя глобальная тропосферная концентрация NF3 выросла с 0,02 ppt (частей на триллион, мольная доля сухого воздуха) в 1980 году до 0,86 ppt в 2011 году, со скоростью роста 0,095 ppt в год.−1, или около 11% в год, и межполушарный градиент, который согласуется с выбросами, происходящими преимущественно в Северном полушарии, как и ожидалось. Эта скорость роста в 2011 году соответствует примерно 1200 метрических тонн / год NF.3 выбросы во всем мире, или около 10% от NF3 оценки мирового производства. Это значительно более высокий процент, чем было оценено в отрасли, и, таким образом, усиливает аргументы в пользу инвентаризации ЯО.3 производства и регулирования его выбросов.[20]Одно исследование, в соавторстве с представителями отрасли, предполагает, что вклад НФ3 выбросы в общий парниковый газ Бюджет производства тонкопленочных Si-солнечных элементов завышен. Вместо этого вклад трифторида азота в CO2-бюджет на производство тонкопленочных солнечных элементов окупается уже в течение нескольких месяцев за счет СО2 потенциал экономии фотоэлектрической технологии.[21]

В РКИК ООНв контексте Киотского протокола решили включить трифторид азота во вторую Киотский протокол период соответствия, который начинается в 2012 году и заканчивается в 2017 или 2020 годах. Следуя этому примеру, WBCSD / WRI GHG Protocol вносит поправки во все свои стандарты (корпоративные, продуктовые и Scope 3), чтобы также охватить NF3.[22]

Безопасность

Контакт кожи с NF
3 не опасен, и это относительно незначительный раздражитель слизистые оболочки и глаза. Это легочный раздражитель с токсичность значительно ниже, чем оксиды азота, а чрезмерное воздействие при вдыхании вызывает преобразование гемоглобин в крови метгемоглобин, что может привести к условию метгемоглобинемия.[23] В Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) указывает, что концентрация, непосредственно опасная для жизни или здоровья (значение IDLH), составляет 1000 ppm.[24]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Это давление пара составляет давление на своем критическая температура - ниже обычного комнатная температура.

Рекомендации

  1. ^ Air Products; Физические свойства трифторида азота
  2. ^ Синке, Г. К. (1967). «Энтальпия диссоциации трифторида азота». J. Phys. Chem. 71 (2): 359–360. Дои:10.1021 / j100861a022.
  3. ^ Неорганическая химия, п. 462, в Google Книги
  4. ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0455". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ «Трифторид азота». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  6. ^ Лидин, П. А .; 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. Дои:10.1002 / zaac.19281720132.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  8. ^ Филип Б. Хендерсон, Эндрю Дж. Войтек «Соединения фтора, неорганические, азотные» в Кирк-Отмере Энциклопедия химической технологии, 1994, John Wiley & Sons, Нью-Йорк. Дои:10.1002 / 0471238961.1409201808051404.a01 Дата публикации статьи в Интернете: 4 декабря 2000 г.
  9. ^ Клапётке, Томас М. (2006). «Азотно-фторсодержащие соединения». Журнал химии фтора. 127: 679–687. Дои:10.1016 / j.jfluchem.2006.03.001.
  10. ^ Х. Райхард, А. Френцель и К. Шобер (2001). «Экологически чистое производство вафель: NF
    3     дистанционная микроволновая плазма для очистки камеры ». Микроэлектронная инженерия. 56 (1–2): 73–76. Дои:10.1016 / S0167-9317 (00) 00505-0.
  11. ^ Я. Ошиново; А. Рива; М. Питтрофф; Т. Шварце; Р. Виланд (2009). «Травление Ар / Н2/ F2 для очистки камеры CVD / ALD ». Твердотельная технология. 52 (2): 20–24.
  12. ^ а б «Изменение климата 2007: основы физических наук» (PDF). IPCC. Получено 2008-07-03. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  13. ^ Робсон, Дж. И .; Gohar, L.K .; Hurley, M.D .; Шайн, К.; Уоллингтон, Т. (2006). «Пересмотренный ИК-спектр, радиационная эффективность и потенциал глобального потепления трифторида азота». Geophys. Res. Lett. 33 (10): L10817. Bibcode:2006GeoRL..3310817R. Дои:10.1029 / 2006GL026210.
  14. ^ Ричард Морган (1 сентября 2008 г.). «Помимо углерода: ученые беспокоятся о влиянии азота». Нью-Йорк Таймс. Архивировано 07.09.2008.. Получено 2008-09-07.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
  15. ^ а б c Prather, M.J .; Хсу, Дж. (2008). "NF
    3    , парниковый газ отсутствует в Киото "    . Geophys. Res. Lett. 35 (12): L12810. Bibcode:2008GeoRL..3512810P. Дои:10.1029 / 2008GL034542.
  16. ^ Цай, В.-Т. (2008). «Анализ рисков для окружающей среды и здоровья, связанных с трифторидом азота (NF
    3    ), ядовитый и мощный парниковый газ ». J. Hazard. Мат. 159 (2–3): 257–63. Дои: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. Дои:10.1038 / климат.2008.72.
  19. ^ Робсон, Джон. «Трифторид азота (NF3)". Королевское метеорологическое общество. Архивировано из оригинал 16 мая 2008 г.. Получено 2008-10-27. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  20. ^ Арнольд, Тим; Harth, C.M .; Mühle, J .; Manning, A.J .; Salameh, P.K .; Kim, J .; Айви, Д. Дж .; Steele, L.P .; Петренко, В. В .; Severinghaus, J. P .; Baggenstos, D .; Вайс, Р.Ф. (05.02.2013). «Глобальные выбросы трифторида азота, оцененные на основе обновленных атмосферных измерений». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 110 (6): 2029–2034. Bibcode:2013PNAS..110.2029A. Дои:10.1073 / pnas.1212346110. ЧВК 3568375. PMID 23341630.
  21. ^ Фтенакис, Василис; Д. О. Кларк; М. Моалем; М. П. Чендлер; Р. Дж. Риджуэй; Ф. Э. Хульберт; Д. Б. Купер; 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. Дои:10.1021 / es100401y. PMID 21067246.
  22. ^ Риверс, Али (15.08.2012). «Трифторид азота: новый обязательный парниковый газ по Киотскому протоколу». Ecometrica.com. www.ecometrica.com.
  23. ^ Малик, Йогендер (3 июля 2008 г.). «Трифторид азота - Очистка электронных устройств». Gasworld. Архивировано из оригинал на 2008-08-04. Получено 2008-07-15.
  24. ^ «Концентрации, непосредственно опасные для жизни или здоровья (IDLH): трифторид азота». Национальный институт охраны труда и здоровья.

внешняя ссылка


Соли и ковалентные производные нитрид ион
NH3
N2ЧАС4		Курицы2)11
Ли3NБыть3N2BNβ-C3N4
g-C3N4
CИксNу		N2NИксОуNF3Ne
Na3NMg3N2AlNSi3N4PN
п3N5		SИксNу
SN
S4N4		NCl3Ar
KCa3N2ScNБанкаVNCrN
Cr2N		MnИксNуFeИксNуПротивNi3NCuNZn3N2GaNGe3N4В качествеSeNBr3Kr
Руб.Sr3N2YNZrNNbNβ-Mo2NTcRURhPdNAg3NCdNГостиницаSnSbTeNI3Xe
CSБа3N2 Hf3N4TaNWNReОперационные системыIrPtAuHg3N2TlNPbBiNПоВRn
ПтРа3N2 RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvЦOg
↓
ЛаCeNPrNdВечераСмЕвропаGdNTbDyХоЭТмYbЛу
AcЧтПаООНNpПуЯвляюсьСмBkCfEsFMМкрНетLr