Kvävetrifluorid kemiska egenskaper,användningsområden,produktion
beskrivning
Kvävetrifluorid är en färglös gas med liten lukt. Kvävetrifluorid är en oxidator som är dåodynamiskt stabil utom vid förhöjda temperaturer. Vid temperaturer upp till ca 482°F (250 ° C) är dess reaktivitet jämförbar med syre. Vid högre temperaturer liknar dess reaktivitet Fluor på grund av märkbar dissociation i NF2 och F-., Thennal dissociation av kvävetrifluorid har studerats av ett antal utredare och har visat sig vara topp i temperaturområdet 1100K till 1500K. vid hantering av kvävetrifluorid bör förhållanden undvikas som kan resultera i höga temperaturer som adiabatisk kompression från snabb trycksättning av ett system.
Kvävetrifluorid verkar främst på elementen som ett fluormedel, men inte en mycket aktiv vid lägre temperaturer., Vid förhöjda temperaturer pyrolyserar kvävetrifluorid med många av elementen för att producera kvävetetrafluorid och motsvarande fluorid. Pyrolysen av kvävetrifluorid över koppar turnings producerar kvävetetrafluorid i en 62 procent till 71 procent utbyte vid 707 ° f (375°C). Pyrolys över kol är mer komplett.
kemiska egenskaper
Kvävetrifluorid är en färglös gas. Moldyodor. Levereras som en icke flytande komprimerad gas.
fysikaliska egenskaper
färglös gas; möglig lukt; flytande vid -128.75°C; densitet av vätska 3.,116 g/mL; ångtryck vid -158°C 96 torr; stelnar på -206.8°C, kritisk temperatur -39.15°C; kritiska trycket 44.02 atm, kritisk volym 126 cm3/mol mycket svårlöslig i vatten.
använder
Kvävetrifluorid är ett etsningsmedel och kammarrengöringsmedel.
oxidationsmedel för högenergibränslen, kemisk syntes.
använder
Kvävetrifluorid är en gas som är gjord av kväve-och fluoratomer., Den globala elektronikindustrin använder kvävetrifluorid i sina rengöringsprocesser, eftersom gasen överträffar andra alternativ, är enklare och säkrare att hantera och bidrar till att minska utsläppen av växthusgaser.
tillverkare av halvledare, solceller med tunn film och platta skärmar använder kvävetrifluorid för att rengöra processkammare. Inuti kamrarna appliceras tunna lager av halvledande och isolerande filmer på skivor och paneler., Kvävetrifluorid avlägsnar rester som dessa filmer lämnar på kammarväggarna så att kamrarna kan fungera effektivt och producera en kvalitetsanordning.
Kvävetrifluorid erbjuder många fördelar jämfört med alternativa rengöringsmedel. Den är stabil vid rumstemperatur, så det är relativt enkelt och säkert att hantera. Det är också lätt att använda kvävetrifluorid för att bilda en energisk, eller reaktiv, gas eller en plasma-en gas med fria elektroner. Den relativt långa livslängden hos fluorradikaler gjorda i plasma gör kvävetrifluorid till en effektiv renare.,
använder
Kvävetrifluorid har använts framgångsrikt i stora mängder som en fluorkälla för högenergikemiska lasrar. Det är att föredra överfluorin på grund av dess jämförande enkel hantering vid omgivningsförhållanden.
nyligen används en ökande mängd nitrogentrifluorid i halvledarindustrin som ett torrt etsningsmedel, vilket visar sig vara väsentligt högre etsningshastigheter och selektiviteter jämfört med koltetrafluorid och blandningar avkoltetrafluorid och syre.,
Kvävetrifluorid användes också som oxidationsmedel i raketeri i början av 1960-talet, men denna ansökan kommersialiserades inte.
beredning
Kvävetrifluorid framställs genom elektrolys av antingen smält ammoniumfluorid, nh4f eller smält ammoniumsyrafluorid, nh4hf2 (eller ammoniumfluorid i vattenfri HF). Medan nh4f-metoden är att föredra eftersom den bildar kvävetrifluorid som den enda produkten, ger elektrolys av ammoniumsyrafluorid en liten mängd dikvävedifluorid, N2F2 och NF3.,
dessutom kan kvävetrifluorid framställas genom reaktion av ammoniak med fluor utspätt med kväve i en reaktor packad med koppar. Andra kvävefluorider, såsom n2f2, n2f4 och NHF2, produceras också. Utbytet av huvudprodukten beror på förhållandet fluor / ammoniak och andra förhållanden.
produktionsmetoder
Kvävetrifluorid kan bildas från en mängd olika kemiska reaktioner. Den kommersiella processen för produktion innefattar direkt fluorering av ammoniak med fluorgas i närvaro avammoniumfluorid.,
reaktioner
väte reagerar med kvävetrifluorid med snabb befrielse av stora mängder värme och ligger till grund för användningen av kvävetrifluorid i högenergikemiska lasrar. Brännbarhetsområdet för kvävetrifluorid – väteblandningar är 9,4 molprocent till 95 molprocent kvävetrifluorid. Kvävetrifluorid reagerar med organiska föreningar, men i allmänhet krävs en förhöjd temperatur för att initiera reaktionen., Under dessa förhållanden kommer reaktionen ofta att fortsätta explosivt, och stor försiktighet måste utövas vid exponering av kvävetrifluorid för organiska föreningar. Därför har kvävetrifluorid funnit liten användning som fluormedel för organiska föreningar.
allmän beskrivning
en färglös gas med möglig lukt. Mycket giftigt vid inandning. Något lösligt i vatten. Frätande mot vävnad. Vid långvarig exponering för brand eller värme kan behållarna brista våldsamt och raket. Används för att tillverka andra kemikalier och som en del av raketbränslen.,
luft& Vattenreaktioner
något löslig i vatten.
Reaktivitetsprofil
Kvävetrifluorid är ett mycket kraftfullt oxidationsmedel. Presenterar farlig brandrisk i närvaro av reduktionsmedel. Etsar glas i närvaro av fukt. Avger giftiga och frätande rök av fluor vid upphettning till sönderdelning . Kan reagera våldsamt med väte, ammoniak, kolmonoxid, diboran, vätesulfid, metan, tetrafluorohydrazin, kol. Explosiv reaktion med klordioxid., En allvarlig explosion kan uppstå vid exponering för reduktionsmedel under tryck .
fara
allvarlig explosionsrisk. Frätande mot vävnad. Methemoglobinemi, lever-och njurskador.
hälsorisk
inandning av kvävetrifluorid kan minska kapaciteten hos röda blodkroppar att transportera syre. Detta orsakar cyanos eller en blåaktig missfärgning av huden. Andning kväve trifluorid kan också leda till huvudvärk, yrsel, svaghet och förvirring., Efter långvarig exponering för höga koncentrationer kan nedbrytning av röda blodkroppar och förändringar i lever, njurar, mjälte och hjärtmuskeln uppträda som sekundära effekter. I frisk luft kommer de initiala röda blodcellsförändringarna att rensa över flera timmar, men personen bör fortfarande övervakas för sekundära effekter.
brandrisk
ämnet brinner inte men kommer att stödja förbränning. Vissa kan reagera explosivt med bränslen. Kan antända brännbara ämnen (trä, papper, olja, kläder etc.). Ångor från flytande gas är initialt tyngre än luft och sprids längs marken., Avrinning kan skapa brand eller explosionsrisk. Behållare kan explodera vid upphettning. Spruckna cylindrar kan raket.
industriella användningsområden
Kvävetrifluorid har använts framgångsrikt i stora mängder som en fluorkälla för kemiska lasrar med hög energi. Det är att föredra framför Fluor på grund av dess jämförande enkel hantering vid omgivningsförhållanden.,
nyligen används en ökande mängd kvävetrifluorid i halvledarindustrin som ett torrt etsningsmedel, vilket visar betydligt högre etsningshastigheter och selektiviteter jämfört med koltetrafluorid och blandningar av koltetrafluorid och syre.
Kvävetrifluorid användes också som oxidationsmedel i raketeri i början av 1960-talet, men den här applikationen kommersialiserades inte.
Material använder
vid temperaturer som är lägre än 250°F (250°C) har kvävetrifluorid en reaktivitet liknande den hos Oxigen och är relativt inert mot de flesta konstruktionsmaterial., Vid omgivningstemperaturer kan mässing, aluminium, koppar, stål och rostfritt stål användas eftersom korrosionshastigheter på mindre än 0,1 mil/yr. vid 160 ° F (71,1°c) har bestämtsför dessa material. Kvävetrifluorid är ocksåkompatibel med fluorerade material som asTeflon i omgivningen temperatures.At ökade temperaturer och tryck, kväve trifluorids reaktivitet ökar blir mer som fluor, med nickel ochmonel är de föredragna konstruktionsmaterialen.
säkerhetsprofil
ett gift. Mildt giftigt vid inandning., Långvarig absorption kanorsaka fläckning av tänder, skelettförändringar.Allvarlig explosionsrisk genom kemiskreaktion med reduktionsmedel, särskiltnär under tryck. En mycket farlig firehazard, en mycket kraftfull oxidner; otherwiseinert vid normala temperaturer och tryck.
potentiell exponering
detta material har använts i kemikalsyntes och som oxidationsmedel för högenergibränslen (asanoxidationsmedel i kombinationer av raketdrivmedel).
fysiologiska effekter
ACGIH rekommenderar ett Gränsvärdetidsviktat medelvärde (TLV-TWA) på 10 ppm (29 mgim3) för kvävetrifluorid., Twa är den tidsvägda genomsnittliga koncentrationen för en icke-nattlig 8-timmars arbetsdag och en 40-timmars arbetsvecka, till vilken nästan alla arbetare kan upprepade gånger exponeras, dag efter dag, utan negativ effekt.
OSHA listar en Tidsvägd gräns på 8 timmar för exponering (TWA-PEL) på 10 ppm (29 mg/m3) för kvävetrifluorid.TWA-PEL är den exponeringsgräns som inte får överskridas med 8-timmars Twain någon 8-timmars arbetsskift på en 40-timmars arbetsvecka.,
toxicitet kvävetrifluorid är relatedto dess förmåga att fonn methemoglobin, en modifierad fonn av hemoglobin klarar av att oxygentransport, och för att förstöra röda blodkroppar(hemolys). Vid upphörande av exponering återgår methemoglobin spontant till hemoglobin. Vid höga exponeringsnivåer kan emellertid terapeutisk intervention vara nödvändig (syre,metylenblått, utbytestransfusion). Förekomsten av hemolys kräver noggrann övervakning för graden av anemi och potentialen förimparad njurfunktion.,
Kvävetrifluoridens TLV-TWA-värde på 10ppm berodde på en studie som exponerade råttor till100 ppm i 7 timmar per dag, 5 dagar per vecka i 18 månader. Inga förändringar har upptäckts i djurets beteende, hjärta eller lungfrekvens, blodnivåer eller utseende av fluoros. En kontrollgrupp fastställde TLV-TWA till III 0 på testnivå.
gasformig kvävetrifluorid anses ofarlig för huden och en mindre irriterande för ögon och slemhinnor.
Lagring
kvävetrifluoridcylindrar måste stödjas säkert under användning för att förhindra rörelse och ansträngning av anslutningar., Fullcylindrar ska förvaras i ett välventilerat utrymme, skyddat mot hög värme (125°F eller 51,7 ° C), på avstånd från organiska eller brandfarliga material, och säkras. Ventilskyddskåpor och ventiluttag måste alltid vara ordentligt på plats när cylindern inte används.
Frakt
Un2451 Kvävetrifluorid, Faroklass: 2.2; etiketter: 2.2-icke-brännbar komprimerad gas; 5.1-oxidator.Cylindrarna måste transporteras i ett säkert upprätt läge, i en välventilerad lastbil. Skydda cylinder och etiketter frånfysisk skada., Ägaren till den komprimerade gascylindernär den enda enheten som tillåts enligt federal lag (49CFR) atttransport och fylla på dem. Det är ett brott mot transportenföreskrifter för att fylla på komprimerade gasflaskor utanuttryckt skriftligt tillstånd från ägaren.
Toxicitetsutvärdering
toxiciteten hos kvävetrifluorid är relaterad till dess förmåga att fonn methemoglobin, en modifierad Fonn av hemoglobin oförmögen att transportera syre och att förstöra röda blodkroppar (hemolys). Vid upphörande av exponering återgår methemoglobin spontant till hemoglobin., Vid höga exponeringsnivåer kan emellertid terapeutisk intervention vara nödvändig (syre, metylenblått, utbytestransfusion). Förekomsten av hemolys kräver noggrann övervakning för graden av anemi och potentialen för nedsatt njurfunktion.
inkompatibiliteter
gasen är en kraftfull oxidator. Presentrerfarlig brandrisk i närvaro av reduktionsmedel. Etsar glas i närvaro av fukt., Reagerar medolja, fett, reduktionsmedel och andra oxiderbara material;brännbara ämnen, organiska ämnen, ammoniak,kolmonoxid; metan, väte,vätesulfid; aktivt kol; diboran, vatten. Kan reagera våldsamt med väte,ammoniak, kolmonoxid, diboran, vätesulfid, metan,tetrafluorohydrazin, kol. Kvävetrifluorid kommer attöka intensiteten hos en befintlig eld.
avfallshantering
returnera påfyllningsbara komprimerade gasflaskor till leverantören., Ventilera i stor volym koncentreradreduktionsmedel (bisulfiter, järnsalter eller hypo)lösning, neutralisera och spola sedan till avlopp med storavolymer vatten.
tillgängliga kvaliteter
Kvävetrifluorid finns i kvaliteter som sträcker sig från 98 procent till 99,995 procent v/vminimum renhet.