اقرأ في هذا المقال
- ثلاثي فلوريد النيتروجين
- تحضير ثلاثي فلوريد النيتروجين
- تفاعلات ثلاثي فلوريد النيتروجين
- استخدامات ثلاثي فلوريد النيتروجين
في الكيمياء إن مركب ثلاثي فلوريد النيتروجين وفي الإنجليزية: (Nitrogen trifluoride)، عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (NF3)، يمتلك الوزن الجزيئي التالي: 71 غرام لكل مول، وهو عبارة عن غاز عديم اللون ذو رائحة كريهة مميزة، له نقطة الانصهار -207 درجة مئوية، ونقطة الغليان -129 درجة مئوية، والكثافة مقدارها 1.885 غرام لكل مل، غير قابل للذوبان في الماء.
ثلاثي فلوريد النيتروجين
- إن مركب ثلاثي فلوريد النيتروجين هو عبارة عن غاز عديم اللون برائحة كريهة، وهو عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، ويعد عامل مؤكسد، يكون مستقرًا ديناميكيًا فيما عدا في درجات الحرارة المرتفعة، وعند درجات حرارة تصل إلى حوالي 250 درجة مئوية، يكون تفاعله مشابهًا للأكسجين.
- في درجات الحرارة المرتفعة، يكون تفاعل ثلاثي فلوريد النيتروجين مشابهًا للفلور الناتج عن التفكك الملحوظ في (ثنائي فلوريد النيتروجين (NF2) وأيون الفلور (-F)، ولقد تمت دراسة التفكك النهائي لثلاثي فلوريد النيتروجين من قبل عدد من الباحثين ووجد أنه يصل إلى ذروته في نطاق درجة الحرارة يتراوح من 1100 كلفن إلى 1500 كلفن.
- عند التعامل مع ثلاثي فلوريد النيتروجين فإنه يجب أن يتم تجنب الظروف التي من الممكن أن تؤدي إلى درجات حرارة عالية مثل ضغط ثابت الحرارة من الضغط السريع للنظام، ويعمل ثلاثي فلوريد النيتروجين بشكل أساسي على العناصر كعامل مفلور ولكنه ليس عاملًا نشطًا للغاية في درجات حرارة منخفضة.
- أما في درجات الحرارة المرتفعة يتحلل حراري ثلاثي فلوريد النيتروجين مع العديد من العناصر من أجل إنتاج رباعي فلوريد النيتروجين والفلوريد المقابل، ويؤدي الانحلال الحراري لثلاثي فلوريد النيتروجين فوق خراطة النحاس إلى إنتاج رباعي فلوريد النيتروجين بنسبة 62 في المائة إلى 71 في المائة عند 375 درجة مئوية.
- ثلاثي فلوريد النيتروجين غاز عديم اللون ذو رائحة متعفنة، مسال عند -128.75 درجة مئوية، كثافة السائل 3.116 جم لكل مل، وضغط البخار عند -158 درجة مئوية، يتصلب عند -206.8 درجة مئوية، أما عن درجة الحرارة الحرجة فمقدارها -39.15 درجة مئوية، والضغط الحرج 44.02 ضغط جوي، أما الحجم الحرج 126 سم مكعب لكل مول.
تحضير ثلاثي فلوريد النيتروجين
- يتم تحضير مركب ثلاثي فلوريد النيتروجين عن طريق عملية التحليل الكهربائي لفلوريد الأمونيوم المنصهر (NH4F) أو فلوريد حمض الأمونيوم المنصهر (NH4HF2) (أو فلوريد الأمونيوم في HF اللامائي)، في حين أن طريقة فلوريد الأمونيوم المنصهر مفضلة لأنها تشكل ثلاثي فلوريد النيتروجين كمنتج وحيد.
- بينما ينتج عن التحليل الكهربائي لفلوريد حمض الأمونيوم كمية صغيرة من ثنائي فلوريد ثنائي النيتروجين (N2F2)، وثلاثي فلوريد النيتروجين (NF3)، كما يمكن أن يتم تحضير ثلاثي فلوريد النيتروجين عن طريق تفاعل الأمونيا مع الفلور المخفف بالنيتروجين في مفاعل معبأ بالنحاس.
تفاعلات ثلاثي فلوريد النيتروجين
- يتفاعل الهيدروجين مع ثلاثي فلوريد النيتروجين مع التحرر السريع لكميات كبيرة من الحرارة وهو الأساس لاستخدام ثلاثي فلوريد النيتروجين في الليزر الكيميائي عالي الطاقة، أما عن نطاق القابلية للاشتعال لمخاليط النيتروجين ثلاثي فلوريد الهيدروجين هو 9.4 في المائة إلى 95 مول في المائة من ثلاثي فلوريد النيتروجين.
- يتفاعل ثلاثي فلوريد النيتروجين مع المركبات العضوية، ولكن بشكل عام يلزم ارتفاع درجة الحرارة لبدء التفاعل، وفي ظل هذه الظروف فإنه غالبًا ما يستمر التفاعل بشكل متفجر ويجب توخي الحذر الشديد عند تعريض ثلاثي فلوريد النيتروجين للمركبات العضوية، لذلك فقد وجد ثلاثي فلوريد النيتروجين القليل من الاستخدام كعامل مفلور للمركبات العضوية.
- إن ثلاثي فلوريد النيتروجين غاز عديم اللون ذو رائحة متعفنة، شديد السمية عن طريق الاستنشاق، وهو قليل الذوبان في الماء، يؤدي إلى تآكل الأنسجة، وتحت التعرض المطول للحريق أو الحرارة فإنه قد تنفجر الحاويات بعنف، وهو عامل مؤكسد قوي للغاية.
- يشكل ثلاثي فلوريد النيتروجين خطر حريق خطير في وجود عوامل الاختزال، ويحفر الزجاج في وجود الرطوبة، كما وتنبعث أبخرة سامة ومسببة للتآكل من الفلورايد عند تسخينها للتحلل، ومن الممكن أن تتفاعل بعنف مع كلا من الهيدروجين والأمونيا وأول أكسيد الكربون والديبوران وكبريتيد الهيدروجين والميثان ورابع فلورو هيدرازين والفحم.
استخدامات ثلاثي فلوريد النيتروجين
- ثلاثي فلوريد النيتروجين هو غاز يستخدم في صناعة الإلكترونيات العالمية، وفي عمليات التنظيف؛ وذلك لأن هذا الغاز يتفوق على البدائل الأخرى، كما أنه أسهل وأكثر أمانًا في التعامل معه، ويساعد في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وهو عبارة عن مؤكسد للوقود عالي الطاقة، يستخدم في التخليق الكيميائي.
- يوفر ثلاثي فلوريد النيتروجين العديد من الفوائد مقارنة بعوامل التنظيف البديلة، وهو مستقر في درجة حرارة الغرفة، لذا فهو سهل وآمن نسبيًا في التعامل معه، ومن السهل أيضًا استخدام ثلاثي فلوريد النيتروجين من أجل تكوين غاز أو بلازما نشط أو تفاعلي، غاز به إلكترونات حرة.
- إن العمر الطويل نسبيًا لجذور الفلور المصنوعة في البلازما يجعل ثلاثي فلوريد النيتروجين منظف فعال، ولقد تم استخدام ثلاثي فلوريد النيتروجين بنجاح بكميات كبيرة كمصدر فلور لليزر الكيميائي عالي الطاقة، وهو مفضل على الفلور بسبب سهولة استخدامه النسبية في الظروف المحيطة.
- في الآونة الأخيرة، يتم استخدام كمية متزايدة من ثلاثي فلوريد النيتروجين في صناعة أشباه الموصلات باعتبارها تجفيفًا جافًا، مما يُظهر معدلات حفر وانتقائية أعلى بكثير عند مقارنتها برباعي فلوريد الكربون ومخاليط من رباعي فلوريد الكربون والأكسجين.
- ولقد تم استخدام ثلاثي فلوريد النيتروجين أيضًا كمؤكسد في صناعة الصواريخ في أوائل الستينيات ولكن لم يتم تسويق هذا التطبيق.
