ثلاثي فلوريد الكلور أو ClF3 هو مركب كيميائي شديد التفاعل وسام يستخدم في وقود الصواريخ وعوامل التنظيف وكعامل مؤكسد في التفاعلات الكيميائية. يمكن أن يسبب حروقًا شديدة ويشتعل تلقائيًا عند ملامسته للمواد العضوية.
| اسم الأيوباك | ثلاثي فلوريد الكلور |
| الصيغة الجزيئية | ClF3 |
| CAS رقم | 7790-91-2 |
| المرادفات | فلوريد الكلور، ثلاثي فلوروكلور، ثلاثي كلوروفلوريد، فلوروكلور، فلوريد الكلوريل، كلوريد الفلور |
| إنتشي | إنتشي = 1S/ClF3/c2-1(3)4 |
صيغة ثلاثي فلوريد الكلور
الصيغة الكيميائية لثلاثي فلوريد الكلور هي ClF3، والتي تمثل ذرات الفلور الثلاث وذرة كلور واحدة في الجزيء. يمكن استخدام الصيغة لحساب الكتلة المولية والكثافة والخواص الفيزيائية الأخرى لثلاثي فلوريد الكلور. وتشير الصيغة أيضًا إلى أنواع وعدد الذرات الموجودة في المركب، وهو أمر مهم لفهم خصائصه الكيميائية وتفاعليته.
الكتلة المولية للكلور ثلاثي فلوريد
الكتلة المولية لثلاثي فلوريد الكلور (ClF3) هي 92.45 جم/مول. ويتم حساب هذه القيمة عن طريق جمع الأوزان الذرية للعناصر المكونة، وهي 35.45 جم/مول للكلور و37.996 جم/مول للفلور. تعتبر الكتلة المولية لثلاثي فلوريد الكلور مهمة في الحسابات الكيميائية وفي تحديد كمية المركب في عينة معينة.
نقطة غليان ثلاثي فلوريد الكلور
تبلغ درجة غليان ثلاثي فلوريد الكلور 11.75 درجة مئوية عند الضغط القياسي. وهذا يجعله مركبًا متطايرًا وشديد التفاعل ويمكن أن يتبخر بسهولة ويشكل أبخرة سامة. تُعزى نقطة الغليان المنخفضة لثلاثي فلوريد الكلور إلى ضعف القوى الجزيئية بين جزيئاته، مما يسمح لها بالتفكك والخروج كغاز عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا.
نقطة انصهار ثلاثي فلوريد الكلور
يحتوي ثلاثي فلوريد الكلور على نقطة انصهار تبلغ -76.3 درجة مئوية (-105.3 درجة فهرنهايت) عند الضغط القياسي. وهذا يجعلها صلبة في درجة حرارة الغرفة والضغط، ولكنها يمكن أن تتسامى بسهولة وتشكل أبخرة سامة بسبب تقلبها العالي. تُعزى نقطة الانصهار المنخفضة لثلاثي فلوريد الكلور إلى ضعف القوى الجزيئية بين جزيئاته، مما يسمح لها بالتفكك والتحول إلى غاز عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا.
كثافة ثلاثي فلوريد الكلور جم/مل
تبلغ كثافة ثلاثي فلوريد الكلور 1.77 جم / مل عند درجة الحرارة والضغط القياسيين (STP). وهذه القيمة أعلى من قيمة الهواء (1.29 جم/مل)، مما يجعل ثلاثي فلوريد الكلور غازًا أكثر كثافة من الهواء. تعود الكثافة العالية لثلاثي فلوريد الكلور إلى وزنه الجزيئي، وهو أعلى من وزن معظم الغازات الموجودة في الغلاف الجوي.
الوزن الجزيئي لثلاثي فلوريد الكلور
الوزن الجزيئي لثلاثي فلوريد الكلور هو 92.45 جم / مول. ويتم حساب هذه القيمة عن طريق جمع الأوزان الذرية للعناصر المكونة، وهي 35.45 جم/مول للكلور و37.996 جم/مول للفلور. الوزن الجزيئي العالي لثلاثي فلوريد الكلور يجعله غازًا كثيفًا وأثقل من الهواء.
هيكل ثلاثي فلوريد الكلور
يحتوي ثلاثي فلوريد الكلور على هندسة جزيئية هرمية ثنائية مثلثية، مع ذرة كلور مركزية مرتبطة بثلاث ذرات فلور في المواضع الاستوائية وموقعين شاغرين في المواضع المحورية. يؤدي هذا الهيكل إلى ظهور جزيء قطبي، حيث يكون الموقعان المحوريان لهما شحنة موجبة جزئية والمواقع الاستوائية الثلاثة لها شحنة سالبة جزئية.
| مظهر | عديم اللون إلى الغاز الأصفر الشاحب أو السائل |
| جاذبية معينة | 1.77 |
| لون | عديم اللون إلى أصفر شاحب |
| يشم | رائحة نفاذة وخانقة |
| الكتلة المولية | 92.45 جرام/مول |
| كثافة | 1.77 جم/مل في STP |
| نقطة الانصهار | -76.3 درجة مئوية (-105.3 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | 11.75 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | يتفاعل بعنف مع الماء |
| الذوبان | قابل للذوبان في حامض الكبريتيك وحمض النيتريك والعوامل المؤكسدة الأخرى |
| ضغط البخار | 1.73 ATM عند 20 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 3.2 (الهواء = 1) |
| PKa | غير قابل للتطبيق |
| الرقم الهيدروجيني | غير قابل للتطبيق |
السلامة ومخاطر ثلاثي فلوريد الكلور
ثلاثي فلوريد الكلور مركب شديد التفاعل وخطير. وهذا يشكل مخاطر خطيرة على الصحة والسلامة ويجب التعامل معه بحذر شديد. يمكن أن يسبب حروقًا خطيرة وتآكلًا وتهيجًا عند ملامسته للجلد والعينين والأغشية المخاطية. قد يؤدي استنشاق أبخرةه إلى حدوث ضيق في التنفس والسعال وألم في الصدر. كما يمكن لثلاثي فلوريد الكلور أن يشتعل ويتفاعل بعنف مع المواد العضوية والمعادن والمياه، مما يسبب انفجارات وحرائق. وينبغي ارتداء معدات الحماية المتخصصة، مثل البدلات وأجهزة التنفس المقاومة للمواد الكيميائية، عند التعامل مع ثلاثي فلوريد الكلور، ويجب استخدامها فقط في بيئة جيدة التهوية يتحكم فيها متخصصون مدربون.
| رموز الخطر | تآكل، مؤكسد |
| وصف الأمان | الابتعاد عن الحرارة والشرر واللهب المكشوف والأسطح الساخنة ومصادر الاشتعال. ارتداء الملابس والمعدات الواقية. تجنب التلامس مع الجلد والاعين والملابس. لا تستنشق الأبخرة أو الأبخرة. لا يبتلع. استخدم فقط في منطقة جيدة التهوية. |
| معرفات | أ 1749 |
| رمز النظام المنسق | 281211 |
| فئة الخطر | 8 |
| مجموعة التعبئة | أنا |
| تسمم | سام جدا |
طرق تصنيع ثلاثي فلوريد الكلور
يمكن للفلورة المباشرة لغاز الكلور تصنيع ثلاثي فلوريد الكلور. يمكن أن يتفاعل فلوريد الهيدروجين وغاز الكلور لتصنيع ثلاثي فلوريد الكلور.
يتفاعل خليط من غاز الكلور وغاز الفلور على طبقة من الكربون المنشط أو مادة خاملة أخرى عند درجة حرارة عالية لإنتاج ثلاثي فلوريد الكلور بطريقة الفلورة المباشرة.
هناك طريقة أخرى تتضمن التفاعل بين فلوريد الهيدروجين وغاز الكلور. في هذه الطريقة، يمر كلا الغازين فوق محفز، مثل الألومينا المنشطة أو البلاتين، عند درجات حرارة مرتفعة. التفاعل بين الغازين ينتج ثلاثي فلوريد الكلور وكلوريد الهيدروجين كمنتجات ثانوية.
يتفاعل رباعي فلوريد الكبريت وغاز الكلور في وجود محفز، مثل الحديد أو النيكل، عند درجات حرارة مرتفعة لتصنيع ثلاثي فلوريد الكلور وإنتاج ثاني أكسيد الكبريت كمنتج ثانوي.
مطلوب معدات متخصصة ومعالجة دقيقة لكل من هذه الطرق بسبب الطبيعة الخطرة لثلاثي فلوريد الكلور. يجب ضمان سلامة الأفراد والبيئة أثناء عملية التوليف من خلال تدابير السلامة المناسبة مثل البدلات المقاومة للمواد الكيميائية وأنظمة التهوية.
استخدامات ثلاثي فلوريد الكلور
يحتوي ثلاثي فلوريد الكلور (ClF3) على العديد من التطبيقات الصناعية نظرًا لطبيعته شديدة التفاعل وخصائصه المؤكسدة القوية.
- يقوم ClF3 بتنظيف وحفر المواد شبه الموصلة مثل السيليكون والجرمانيوم عن طريق إزالة الملوثات والشوائب غير المرغوب فيها من أسطحها.
- يقوم ClF3 بتحويل أكسيد اليورانيوم إلى سداسي فلوريد اليورانيوم لإنتاج الوقود النووي. ويتم تخصيب سداسي فلوريد اليورانيوم لاستخدامه في المفاعلات النووية.
- يزيد ClF3 من كفاءة الاحتراق ويولد قوة دفع أكبر عند استخدامه مع عوامل مؤكسدة أخرى مثل الهيدرازين أو الهيدروجين في وقود الصواريخ والمؤكسدات عالية الطاقة لأنظمة الوقود.
- يعمل ClF3 على تبييض المنسوجات والمنتجات الورقية.
- ينتج ClF3 مواد كيميائية معينة مثل غاز الفلور والفلوروكربونات.
نظرًا لطبيعته الخطرة، يجب التعامل مع ثلاثي فلوريد الكلور بحذر شديد في جميع تطبيقاته، وفقط من قبل متخصصين مدربين باستخدام معدات وبروتوكولات السلامة المناسبة.
أسئلة:
س: هل ثلاثي فلوريد الكلور قطبي أم غير قطبي؟
ج: ثلاثي فلوريد الكلور هو جزيء قطبي بسبب اختلاف السالبية الكهربية بين ذرات الكلور والفلور.
س: كيف يتم إطفاء ثلاثي فلوريد الكلور؟
ج: يمكن إطفاء ثلاثي فلوريد الكلور باستخدام الرمل الجاف أو الجرافيت أو كلوريد الصوديوم. لا ينبغي أبدًا استخدام الماء لإطفاء حريق الكلور ثلاثي فلوريد، لأنه يمكن أن يتفاعل بعنف ويطلق غازات سامة.
س: تركيب لويس لثلاثي فلوريد الكلور؟
ج: يتكون تركيب لويس لـ ClF3 من ذرة كلور مركزية محاطة بثلاث ذرات فلور. وترتبط ذرة الكلور بكل من ذرات الفلور الثلاث برابطة واحدة، ويوجد زوج واحد من الإلكترونات على ذرة الكلور.
س: ما هي الشحنة الرسمية لذرة الكلور في جزيء ثلاثي فلوريد الكلور؟
ج: الشحنة الرسمية لذرة الكلور في ثلاثي فلوريد الكلور هي صفر. تحتوي ذرة الكلور على سبعة إلكترونات تكافؤ وترتبط بثلاث ذرات فلور، والتي لها سالبية كهربية أعلى من الكلور. لا يشارك زوج الإلكترونات الوحيد الموجود في ذرة الكلور في أي رابطة، وبالتالي لا يؤخذ في الاعتبار عند تحديد الشحنة الرسمية.
س: حريق الكلور ثلاثي فلوريد؟
ج: ثلاثي فلوريد الكلور هو مادة شديدة التفاعل وقابلة للاشتعال ويمكن أن تشتعل تلقائيًا عند ملامستها للمواد العضوية أو حتى الهواء. في حالة نشوب حريق يحتوي على ثلاثي فلوريد الكلور، يجب استخدام الرمل الجاف أو الجرافيت أو كلوريد الصوديوم لإطفاء الحريق، ولا ينبغي استخدام الماء مطلقًا لأنه قد يسبب رد فعل عنيفًا. يعد إخلاء المنطقة وطلب الرعاية الطبية الفورية في حالة تعرضها أمرًا بالغ الأهمية أيضًا في حالة نشوب حريق يحتوي على ثلاثي فلوريد الكلور.