Chlor trifluoride

Chlor trifluoride là một hợp chất liên halogen có công thức hóa học ClF₃. Chất lỏng không màu, độc, ăn mòn, và ở trạng thái khí sẽ xảy ra phản ứng đông đặc mãnh liệt thành một chất lỏng màu vàng nhạt-xanh lá cây, là hình thức mà nó thường được bán (áp suất ở nhiệt độ phòng). Hợp chất này chủ yếu được quan tâm như là một thành phần của nhiên liệu tên lửa, trong quá trình làm sạch và khắc acid trong ngành công nghiệp bán dẫn, trong chế biến nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân và các hoạt động công nghiệp khác.

Chlor trifluoride
Cấu trúc 2D và thông số liên kết của chlor trifluoride
Cấu trúc 3D của chlor trifluoride
Tên hệ thống	Trifluoro-λ3-chlorane (substitutive)
Tên khác	Chlorotrifluoride Chlor(III) fluoride
Nhận dạng
Số CAS	7790-91-2
PubChem	24637
Số EINECS	232-230-4
MeSH	chlorine+trifluoride
ChEBI	30123
Số RTECS	FO2800000
Ảnh Jmol-3D	ảnh ảnh 2
SMILES	đầy đủ F[Cl](F)F [F-].[F-].F[Cl++]
InChI	đầy đủ 1/ClF3/c2-1(3)4
Tham chiếu Gmelin	1439
Thuộc tính
Công thức phân tử	ClF3
Khối lượng mol	92,4479 g/mol
Bề ngoài	khí không màu hoặc chất lỏng màu lục nhạt-vàng
Mùi	thơm, hăng, khó chịu, ngột ngạt
Khối lượng riêng	4 mg/cm³
Điểm nóng chảy	−76,34 °C (196,81 K; −105,41 °F)
Điểm sôi	11,75 °C (284,90 K; 53,15 °F) (phân hủy ở 180 °C (356 °F; 453 K))
Độ hòa tan trong nước	phản ứng mãnh liệt
Độ hòa tan	phản ứng mãnh liệt với benzen, toluen, ete, alcohol, acid acetic, selen tetrafluoride, acid nitric, acid sunfuric, muối kiềm, hexan tạo ra chất nhạy nổ với CCl4
Áp suất hơi	175 kPa
MagSus	-26,5·10-6 cm³/mol
Độ nhớt	91,82 μPa s
Cấu trúc
Hình dạng phân tử	hình chữ T
Nhiệt hóa học
Enthalpy hình thành ΔfHo298	-158,87 kJ mol-1
Entropy mol tiêu chuẩn So298	281,59 J K-1mol-1
Các nguy hiểm
Phân loại của EU	O (O) T+ (T+) N (N) C (C)
Nguy hiểm chính	nổ khi tiếp xúc với chất hữu cơ, phản ứng dữ dội với nước
NFPA 704	0 4 3
Chỉ dẫn R	R8, R14, R39/26/27/28, R35, R49, R46, R60, R61
Chỉ dẫn S	(S1/2), S17, Bản mẫu:S30, Bản mẫu:S38, S45, S53, S60, S61
Điểm bắt lửa	không cháy
PEL	C 0,1 ppm (0,4 mg/m³)
LC50	95 ppm (rat, 4 giờ) 178 ppm (mouse, 1 giờ) 230 ppm (monkey, 1 giờ) 299 ppm (rat, 1 giờ)
REL	C 0,1 ppm (0,4 mg/m³)
IDLH	20 ppm
Ký hiệu GHS
Báo hiệu GHS	Nguy hiểm
Các hợp chất liên quan
Hợp chất liên quan	Chlor pentafluoride Chlor monofluoride Brom trifluoride Iod trifluoride
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Y kiểm chứng (cái gì YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Điều chế, cấu trúc, và tính chất

Chất này được ghi nhận lần đầu tiên vào năm 1930 bởi Ruff và Krug, người đã chuẩn bị nó bằng cách fluor hóa chlor; Điều này cũng tạo ra ClF và hỗn hợp được tách ra bằng cách chưng cất:

3F₂ + Cl₂ → 2ClF₃↑

ClF₃ có hình chữ T, với một liên kết ngắn (1,598 Å) và hai liên kết dài (1,698 Å). Cấu trúc này phù hợp với dự đoán của lý thuyết VSEPR, dự đoán cặp electron độc thân cư trú tại hai vị trí xích đạo (equatorial position) của cấu dạng phân tử lưỡng tháp tam giác giả thuyết. Những liên kết trục Cl–F kéo dài phù hợp với liên kết siêu hóa trị (hypervalent bonding).

ClF₃ tinh khiết ổn định đến 180 ℃ trong các bình thạch anh; Trên nhiệt độ này nó phân hủy bởi cơ chế gốc tự do thành các nguyên tố đơn lẻ.

Phản ứng

Chlor trifluoride phản ứng với một số kim loại để cho anion chloride và fluoride; tách phosphor từ phosphor trichloride (PCl₃) và phosphor pentafluoride (PF₅); và tách lưu huỳnh từ lưu huỳnh đichloride (SCl₂) và lưu huỳnh tetrafluoride (SF₄). ClF₃ cũng phản ứng nổ với nước, trong đó nó oxy hóa nước để cung cấp oxy hoặc với lượng có kiểm soát oxy đifluoride (OF₂), cũng như hydro fluoride và hydro chloride. Oxide kim loại sẽ phản ứng để hình thành muối halide kim loại và oxy hoặc oxy đifluoride.

ClF₃ + 2H₂O → 3HF + HCl + O₂↑

ClF₃ + H₂O → HF + HCl + OF₂

Việc sử dụng chính của ClF₃ là sản xuất urani(VI) fluoride, UF₆, như một phần của quá trình xử lý và tái chế nhiên liệu hạt nhân, bằng cách fluor hóa kim loại urani:

U + 3ClF₃ → UF₆ + 3ClF↑

Nó bị phân hủy ở 180 °C (356 °F; 453 K) theo phương trình:

ClF₃ → ClF↑ + F₂↑