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Il mwbqtrifluoruro di cloro (nome mwbgIUPAC: mwbwtrifluoro-mwcaλmwcq3-clorano)cite-ref-1[1] è il mwdgcomposto chimico mwdwbinario del mweacloro mweqtrivalente con il mwegfluoro, avente mwewformula molecolare ClFmwfa3. È un mwfqcomposto molecolare che è intermedio, per valenza e mwfgstato di ossidazione, tra il mwfwmonofluoruro di cloro ClF (ClmwgaI) e il mwgqpentafluoruro di cloro ClFmwgg5 (ClmwgwV).

A temperatura ambiente è un mwhqgas incolore, velenoso, estremamente reattivo e corrosivo, che può essere condensato come liquido giallo-verde chiaro. Allo stato solido è bianco.

ClFmwhw3 è uno dei composti chimici più reattivi noti, e deve essere maneggiato con la massima cautela. Viene venduto generalmente in forma liquida in bombole pressurizzate. Il composto è utilizzato principalmente nella lavorazione dei combustibili nuclearicite-ref-2[2] e come agente fluorurante, ma è di interesse anche in applicazioni come pulitura industriale, incisione chimica nell'industria dei semiconduttoricite-ref-3[3]cite-ref-4[4] e altre operazioni industriali.cite-ref-5[5] Fu studiato anche per scopi bellici e come possibile propellente per razzi.

• Struttura molecolare e configurazione elettronica

• Sintesi

• Reattività

• Usi

• Lavorazione di combustibili nucleari

• Industria dei semiconduttori

• Propellente per razzi

• Applicazioni militari

• Sicurezza

• Note

• Bibliografia

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

ClFmwmw3 è un mwnacomposto molecolare. La molecola, del tipo AXmwnq3Emwng2, è a forma di T (distorta). Questa struttura è in accordo con la mwnwteoria VSEPR, che prevede che le due mwoacoppie di elettroni non condivise occupino due posizioni equatoriali di una mwoqbipiramide trigonale per essere alla massima distanza reciproca; dei tre legami Cl−F, due sono assiali (mwogax) e uno equatoriale (mwoweq). Tale forma geometrica è in accordo anche con un'mwpaibridazione mwpqspmwpg3mwpwd dell'atomo centrale di cloro,cite-ref-6[6] che prevede la formazione di cinque orbitali ibridi diretti verso i vertici di una bipiramide trigonale,cite-ref-7[7] tre dei quali sono usati per i legami con i fluori e gli altri due per le coppie solitarie.

Sperimentalmente, da un'indagine di mwsqspettroscopia rotazionale nella regione delle mwsgmicroonde, si trova un legame più corto (Fmwswmwtaeq−Cl, 159,7mwtq mwtgpm) e due più lunghi (Fmwtwmwuaax−Cl, 169,7mwuq pm); gli angoli Fmwugmwuwax-Cl-Fmwvamwvqeq sono di 87,45° e quello Fmwvgmwvwax-Cl-Fmwwamwwqax di 174,9°;cite-ref-8[8] entrambi sono leggermente minori dei rispettivi valori teorici (90° e 180°), per la maggiore repulsione esercitata dalle coppie solitarie rispetto alla repulsione esercitata dalle coppie di legame.cite-ref-9[9]

La molecola, la cui mwywsimmetria appartiene al mwzagruppo puntuale mwzqCmwzg2v, è moderatamente mwzwpolare, il suo mwaamomento di dipolo è pari 0,600mwaq mwagD.cite-ref-10[10]

L'atomo di cloro in ClFmwca3 ha attorno a sé 10 elettroni di valenza, superando mwcql'ottetto e pertanto la molecola è mwcgipervalente.cite-ref-11[11]

La prima sintesi di ClFmweq3 fu fatta nel 1930 da mwegOtto Ruff e Herbert Krug per reazione diretta di mwewfluoro e mwfacloro gassosi in un'ampolla di quarzo a -170 °C.cite-ref-12[12] La reazione produsse una miscela di ClF e ClFmwgq3; quest'ultimo fu separato per distillazione.

mwha 3 F 2 + Cl 2 ⟶ ⟶ 2 ClF 3 {\displaystyle {\ce {3F2 + Cl2 -> 2ClF3}}}

Industrialmente si fanno reagire fluoro e cloro in un reattore di mwhgnichel a 290 °C.

ClFmwiq3 puro è stabile a 180 °C in recipienti di vetro; oltre questa temperatura si decompone con un meccanismo mwigradicalico riformando gli elementi costitutivi.

ClFmwja3 è uno dei composti chimici più reattivi e ha fortissime proprietà mwjqossidanti e mwjgfluoruranti. Reagisce in modo estremamente violento con quasi tutti i materiali organici, anche materie plastiche, e molti inorganici; a contatto con molti materiali, anche amianto e materiali da costruzione, innesca una reazione dicombustione. Queste reazioni sono spesso violente, e a volte mwjwesplosive. Per moderarne la reattività, si può usare ClFmwka3 diluito con gas inerti, o usarlo in solventi mwkqfluorocarburici, o agire a bassa temperatura.

Reagisce con molti mwkwmetalli formando fluoruri; in alcuni casi (ad es. mwlaNa, mwlqMg, mwlgAl, mwlwZn e altri) a temperatura ambiente la reazione si arresta dopo che il metallo è stato ricoperto da uno strato superficiale di fluoruro, ma a più alta temperatura la reazione continua.

Anche con i mwmqnon metalli forma fluoruri, spesso incendiandosi spontaneamente. Ad esempio, con il mwmgfosforo si forma mwmwPCl3 e mwnqPF5, con lo mwnwzolfo forma mwoaSCl2 e mwogSF4.

Con l'acqua reagisce violentemente formando mwpqacido fluoridrico e mwpgacido cloridrico. Se miscelato con mwpwH2S esplode anche a temperatura ambiente.

Reagisce con la maggior parte dei cloruri trasformandoli in fluoruri, ad esempio:

mwra 2 AgCl + 2 ClF 3 ⟶ ⟶ 2 AgF 2 + Cl 2 + 2 ClF {\displaystyle {\ce {2AgCl + 2ClF3 -> 2AgF2 + Cl2 + 2ClF}}}

Reagisce analogamente anche con ossidi refrattari, ad esempio:

mwsa 2 Al 2 O 3 + 4 ClF 3 ⟶ ⟶ 4 AlF 3 + 3 O 2 + 2 Cl 2 {\displaystyle {\ce {2Al2O3 + 4ClF3 -> 4AlF3 + 3O2 + 2Cl2}}}

ClFmwsg3 liquido può inoltre agire sia da donatore di ioni fluoruro, formando il catione ClFmwsw2mwta+, e sia da accettore di ioni fluoruro, formando l'anione ClFmwtq4mwtg−. Ad esempio:

mwuq SbF 5 + ClF 3 ⟶ ⟶ [ ClF 2 ] + [ SbF 6 ] − − {\displaystyle {\ce {SbF5 + ClF3 -> [ClF2]+[SbF6]-}}}

mwva KF + ClF 3 ⟶ ⟶ K + [ ClF 4 ] − − {\displaystyle {\ce {KF + ClF3 -> K+[ClF4]-}}}

Questa è l'applicazione più importante di ClFmwwa3. Sia in fase di arricchimento che nel riprocessamento di combustibili nucleari esauriti si sfrutta la capacità di ClFmwwq3 di fluorurare i metalli.cite-ref-13[13]cite-ref-14[14] L'mwyguranio reagisce a 50-80 °C trasformandosi in mwywUF6, che è volatile:

mwzw U ( s ) + 3 ClF 3 ⟶ ⟶ UF 6 ( g ) + 3 ClF ( g ) {\displaystyle {\ce {U(s) + 3ClF3 -> UF6(g) + 3ClF(g)}}}

Altri elementi presenti vengono anch'essi fluorurati, ma quasi tutti formano fluoruri non volatili, agevolando la separazione di UFmw0q6. In particolare, nei combustibili esauriti è presente mw0gplutonio, che forma PuFmw0w4, un solido non volatile. In alternativa a ClFmw1a3, la fluorurazione può essere condotta direttamente con mw1qfluoro gassoso.

ClFmw1w3 è usato anche per rimuovere depositi e croste contenenti uranio nelle operazioni di decontaminazione e mw2asmantellamento degli impianti nucleari.cite-ref-15[15]cite-ref-16[16]

Nell'industria dei semiconduttori ClFmw4w3 è usato per pulire le camere per mw5adeposizione chimica da vapore.cite-ref-safetygram-17-0[17] Ha il vantaggio che si può rimuovere il materiale semiconduttore dalle pareti della camera senza bisogno di smontarla. A differenza di altri prodotti chimici, ClFmw6q3 esplica la sua funzione senza bisogno di essere attivato, dato che la temperatura della camera è sufficiente a decomporlo e farlo reagire con il materiale semiconduttore da rimuovere.

ClFmw7a3 fu studiato negli anni cinquanta come ossidante per sistemi propellenti di razzi. Le difficoltà di manipolazione ne hanno tuttavia precluso l'utilizzo. mw7qJohn Drury Clark, studioso di combustibili per razzi, scrisse:

"Naturalmente è estremamente tossico, ma questo è il problema minore. È mw8aipergolico con qualsiasi combustibile noto, e così velocemente ipergolico che non si è mai potuto misurare un tempo di ritardo dell'accensione. È ipergolico anche con oggetti come tessuti, legno e ingegneri, per non parlare di asbesto, sabbia e acqua - con i quali reagisce in modo esplosivo. Lo si può conservare in recipienti di alcuni normali metalli strutturali - acciaio, rame, alluminio, ecc. - perché forma una sottile pellicola di fluoruro metallico insolubile che protegge il metallo stesso, come l'invisibile pellicola di ossido che si forma sull'alluminio gli impedisce di incendiarsi nell'atmosfera. Tuttavia, se questa pellicola si scioglie o è grattata via, e non ha possibilità di riformarsi, l'operatore ha il problema di aver a che fare con un fuoco tra metallo e fluoro. Per affrontare questa situazione ho sempre raccomandato un buon paio di scarpe da corsa."cite-ref-18[18] questa non capisco cosa c'entra<ref&#x3E;{{cita testo|url=http://www.astronautix.com/props/clfazine.htm|titolo=ClF<sub&#x3E;3</sub&#x3E;/Hydrazine|postscript=nessuno}} nel sito della Encyclopedia Astronautica.</ref&#x3E;

Con il mw9wnome in codice mw-aN-Stoff ("sostanza N"), ClFmw-q3 fu studiato per applicazioni militari dall'mw-gIstituto Kaiser Wilhelm nella mw-wGermania nazista a partire da poco prima dell'inizio della mw-aseconda guerra mondiale. Furono compiuti test contro modelli che riproducevano le fortificazioni della mw-qLinea Maginot, e si trovò che era efficace sia come arma incendiaria che come arma chimica. Dal 1938 si iniziò a costruire a Falkenhagen una fabbrica di munizioni parzialmente mw-wbunkerizzata e parzialmente sotterranea della superficie di 31,76mwaqa kmmwaqe2, con l'intenzione di produrre 50 tonnellate al mese di N-Stoff, in aggiunta di mwaqiSarin. Tuttavia, quando fu catturata dall'Armata Rossa nel 1944, la fabbrica aveva prodotto in totale circa 30-50 tonnellate di ClFmwaqm3 at a cost of over 100 German Reichsmark per kilogram ,cite-ref-19[19] che non fu mai usato in guerra.

ClFmwaqo3 è uno dei composti chimici più reattivi e pericolosi noti. Può corrodere e bruciare per semplice contatto anche materiali a base di ossidi normalmente considerati incombustibili. In un incidente industriale una fuoriuscita di 900mwaqs kg di ClFmwaqw3 ha corroso 30mwaq0 cm di calcestruzzo e 90mwaq4 cm di ghiaino sottostante.cite-ref-safetygram-17-1[17] Tutte le apparecchiature che vengono in contatto con ClFmwarm3 devono essere di materiale opportuno e perfettamente pulite, perché ogni contaminazione può incendiarsi per semplice contatto. Inoltre, i più comuni mezzi antincendio non sono in grado di fermarne l'ossidazione o la possono aggravare. È noto che ClFmwarq3 brucia sabbia, mwaruasbesto e altri materiali ignifughi, reagisce violentemente con ritardanti a base acquosa, ed è ossidante in assenza di ossigeno atmosferico, rendendo inefficaci gli antincendio come mwaryCO2, che agiscono per soffocamento (allontanando l'ossigeno dalla fiamma). Per contatto prolungato brucia il vetro.cite-ref-20[20]

L'esposizione a quantità notevoli di ClFmwar03, sia liquido che gassoso, incendia i tessuti. La reazione di idrolisi con l'acqua è violenta e può provocare ustioni termiche. I prodotti di idrolisi sono principalmente mwar4acido fluoridrico e mwar8acido cloridrico, di solito liberati come vapori dato che la reazione è fortemente esotermica. L'acido fluoridrico è corrosivo per i tessuti umani, viene assorbito attraverso la pelle, danneggia il tessuto osseo e le vie nervose, e dà avvelenamenti potenzialmente letali. Rispetto all'acido fluoridrico, l'acido cloridrico è meno pericoloso per gli organismi viventi, ma è più corrosivo per i materiali inorganici.

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• citerefbritannica-com(EN) chlorine trifluoride, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.