في الكيمياء يظهر مركب ثلاثي فلوريد الكلور ذو الصيغة الكيميائية التالية (ClF3) على شكل غاز عديم اللون أو سائل أخضر برائحة نفاذة، ويغلي هذا المركب عند 53 درجة فهرنهايت، ويتفاعل مع الماء من أجل تكوين الكلور وحمض الهيدروفلوريك مع إطلاق الحرارة، علما أنه قد يؤدي التلامس مع المواد العضوية إلى اشتعال تلقائي، وقد يؤدي التعرض المطول لتراكيز منخفضة أو التعرض قصير الأمد لتراكيز عالية إلى آثار صحية ضارة.
ثلاثي فلوريد الكلور
- ثلاثي فلوريد الكلور ما هو إلا عبارة عن غاز عديم اللون أو قد يكون سائل ذو لون أخضر برائحة نفاذة، وهو عبارة عن مركب بين الهالوجين إذ أنه يتكون من عنصر الفلور وعنصر الكلور، كما ويتكاثف هذا الغاز الذي يمتاز بأنه سام بالإضافة إلى أنه متآكل وشديد التفاعل إلى سائل أصفر مائل إلى الخضرة، وهو الشكل الذي يباع به غالبًا (إذ يتم ضغطه في درجة حرارة الغرفة).
- ثلاثي فلوريد الكلور هو سائل منخفض الغليان وهو مهيج وسام في الحالة الغازية، كما أنه مادة مؤكسدة شديدة التفاعل وقابلة للاشتعال تلقائيًا وتستخدم كوقود دفع للصواريخ، كما وأنه غير متوافق مع الوقود ومركبات النيترو، علما أن التفاعل مع الماء عنيف وقد يكون متفجرًا حتى مع الجليد، ويخضع لتفاعل انفجاري فوري عند ملامسته للهيدروكربونات أو الهالوكربونات حتى عند -70 درجة مئوية.
- يعد مركب ثلاثي فلوريد الكلور مهمًا بصورة رئيسية كأحد المكونات في وقود الصواريخ، ويدخل في عمليات التنظيف والحفر، كما ويعد مهم في عمليات معالجة وقود المفاعلات النووية وفي العمليات الصناعية الأخرى، ولقد تم الإبلاغ عنه لأول مرة في عام 1930 ميلادي من قبل راف وكروج الذي أعده بفلورة الكلور، كما وينتج عن هذا أيضًا مركب (ClF) ويتم فصل الخليط من خلال عملية التقطير.
3F2 + Cl2 → 2 ClF3
- إن الهندسة الجزيئية لمركب (ClF3) تكون على شكل حرف (T) نوعا ما، مع امتلاكها رابطة قصيرة واحدة (1.598 Å) وروابط طويلة (1.698 Å)، علما أنه تتفق هذه البنية مع تنبؤات نظرية (VSEPR)، والتي تتنبأ بأن أزواجًا وحيدة من الإلكترونات تشغل موقعين استوائيين لخط ثنائي الهرمون ثلاثي الزوايا، كما وتتوافق الروابط المحورية المطولة بين الكلور والفلور (Cl-F) مع الترابط الفائق التكافؤ، علما أن (ClF3) النقي مستقر حتى 180 درجة مئوية في أوعية الكوارتز، أما فوق درجة الحرارة هذه تتحلل بواسطة آلية الجذور الحرة إلى العناصر المكونة لها.
- إن التفاعلات مع العديد من المعادن تعطي الكلوريدات والفلوريدات، إذ ينتج الفسفور ثلاثي كلوريد الفوسفور (PCl3) وخماسي فلوريد الفوسفور (PF5)، وينتج الكبريت ثنائي كلوريد الكبريت (SCl2) ورابع فلوريد الكبريت (SF4)، ويتفاعل (ClF3) أيضًا بعنف مع الماء ويؤكسده من أجل إعطاء الأكسجين أو، بكميات خاضعة للرقابة، ثنائي فلوريد الأكسجين (OF2)، وكذلك فلوريد الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين كما في المعادلة التالية:
ClF3 + 2H2O → 3HF + HCl + O2
ClF3 + H2O → HF + HCl + OF2
- سوف يحول أيضًا العديد من أكاسيد المعادن إلى هاليدات معدنية وأكسجين أو ثنائي فلوريد الأكسجين.
- تتمثل أحد الاستخدامات الرئيسية لـ (ClF3) في عملية إنتاج سادس فلوريد اليورانيوم كجزء من عملية معالجة الوقود النووي وإعادة معالجته، وذلك عن طريق فلورة معدن اليورانيوم كما في المعادلة التالية:
U + 3 ClF3 → UF6 + 3 ClF
- ويمكن للمركب أيضًا أن ينفصل بموجب المعادلة التالية:
ClF3 → ClF + F2
معلومات عامة عن ثلاثي فلوريد الكلور
- يُعرف الفلور بأنه أقوى عامل مؤكسد من بين جميع العناصر ويعرف بأنه متفاعل للغاية لدرجة أنه يحول الماء إلى أكسجين عند ملامسته، وهذا يجعل من المستحيل تخزينه في المحاليل، وفي الثلاثينيات من القرن الماضي لقد شرع العالمان أوتو روف وه، وعزلوا مركب الكلور ثلاثي فلوريد (ClF3) والذي كان سائلًا وأكثر تفاعلًا من الفلور وربما يكون الأمر مجرد رد فعل مفرط بعض الشيء، إذ سيؤدي رش هذه المادة الكيميائية على أي شيء آخر تقريبًا إلى إشعال حريق لا يمكن إخماده، أو انفجار.
- وأثناء اندلاع الحرب العالمية الثانية أبدى النازيون اهتمامًا بـ (CIF3) ولم يكن ذلك مفاجئًا لأحد، ويمكن استخدام هذه المادة كسلاح كيميائي فعال بشكل لا يصدق كما كان إنتاجه رخيصًا أيضًا، وعلى وجه الخصوص من شأن (CIF3) أن تصنع قاذفات اللهب والقنابل المدمرة تمامًا، ولقد بدأوا في إخراج الأشياء بالأطنان قبل أن يقرروا أنها غير مستقرة للغاية وقادرة على التعامل معها، كما وتم تصنيع 30 طنًا فقط من المادة الكيميائية، ولحسن الحظ لم يتم استخدامها مطلقًا في القتال.
- ومن المنطقي أن نرى الطريقة الوحيدة المعروفة “الآمنة” من أجل تخزين (CIF3) هي إحكام غلقها في حاويات مصنوعة من الفولاذ أو الحديد أو النيكل أو النحاس بعد معالجتها بغاز الفلور، وهذا يخلق طبقة فلوريد رقيقة داخل الحاوية والتي لن تزعج (CIF3) إذا لم تتم معالجته بشكل مثالي.
- لفهم سبب احتلال مركب ثلاثي فلوريد الكلور أعلى قائمة “تجنب بأي ثمن” دعنا نرجع إلى جزء العامل المؤكسد، إذ تتسبب العوامل المؤكسدة في فقد المواد للإلكترونات، الأكسجين وبيروكسيد الهيدروجين والهالوجينات هي عبارة عن أمثلة شائعة لهذه العوامل.
- (CIF3) هو مؤكسد فعال ويمكن القول أنه فعال للغاية، كما وقد تم استخدامه في صناعة أشباه الموصلات لتنظيف الأكاسيد من الأسطح، ولكن بشكل عام من المحتمل أن يكون قويًا جدًا لمصلحته، حيث يتأكسد (CIF3) جيدًا لدرجة أنه يمكن أن يشعل أشياء مقاومة للحريق حتى الأسبستوس المثبط للهب المشهور.
- ومن أجل توضيح قوتها العنيفة بشكل رهيب انظر هذا المثال من الخمسينيات، تم انسكاب طن من (CIF3) عن طريق الخطأ على أرضية المستودع مما تسبب في احتراقه مباشرة من خلال قدم (30 سم) من الخرسانة وثلاثة أقدام (90 سم) من الحصى، وأثناء هذه العملية أطلق أيضًا سحبًا ساخنة ومميتة من حمض الهيدروفلوريك التي أدت إلى تآكل كل شيء في طريقها، ولم تكن هناك طريقة لإخمادها أيضًا، إذ أن سكب الماء (أو أي شيء آخر) عليه لا يؤدي إلا إلى إشعال النيران بطريقة متفجرة، لذا فإنه عليك فقط أن تنتظر حتى تقوم بعملها.
- من الممكن أن يتم الاحتفاظ به في عدد من المعادن الهيكلية مثل النحاس والألمنيوم وغيرها بسبب تكون طبقة رقيقة من فلوريد المعدن غير القابلة للذوبان، والذي يعمل على حماية الجزء الأكبر من هذا المعدن، تمامًا مثل طبقة الأكسيد غير المرئية الموجودة على معدن الألمنيوم، والتي تمنعه من الاحتراق في الغلاف الجوي، ومع ذلك إذا تم ذوبان هذا الغلاف أو إزالته ولم يكن لديه فرصة للإصلاح فسيواجه المشغل مشكلة التعامل مع حريق الفلور.
