فلوريد النيتروجين هو مركب كيميائي عالي التفاعل يتكون من النيتروجين والفلور. يتم استخدامه في صناعة أشباه الموصلات لعمليات النقش والتنظيف بالبلازما.
| اسم الأيوباك | فلوريد النيتروجين |
| الصيغة الجزيئية | نف |
| CAS رقم | 13967-06-1 |
| المرادفات | أحادي فلوريد النيتروجين، فلوريد النيتروجين (II)، فلوريد النيتروجين (NF)، رقم الأمم المتحدة 2451، EINECS 232-013-4 |
| إنتشي | إنتشي = 1S/FN/c1-2 |
الكتلة المولية لفلوريد النيتروجين
الكتلة المولية لفلوريد النيتروجين (NF) هي 33.005 جم/مول. وهو غاز خفيف عديم اللون، شديد التفاعل بسبب اختلاف السالبية الكهربية بين النيتروجين والفلور. تشتق كتلتها المولية من الكتل الذرية للنيتروجين والفلور، والتي تبلغ 14.007 جم/مول و18.998 جم/مول، على التوالي. الحجم الصغير للجزيء يجعله مرشحًا مثاليًا للاستخدام في صناعة أشباه الموصلات، حيث يتم استخدامه في عمليات حفر البلازما وتنظيفها.
نقطة غليان فلوريد النيتروجين
فلوريد النيتروجين لديه نقطة غليان تبلغ -129.6 درجة مئوية (-201.3 درجة فهرنهايت). وعند درجة الحرارة هذه يتغير من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. يمتلك فلوريد النيتروجين نقطة غليان منخفضة بسبب قوى الجزيئات الضعيفة، والتي تتمثل في المقام الأول في قوى فان دير فال. نقطة الغليان المنخفضة هذه تجعله مركبًا متطايرًا ومتفاعلًا للغاية ويجب التعامل معه بحذر.
نقطة انصهار فلوريد النيتروجين
فلوريد النيتروجين لديه نقطة انصهار تبلغ -206.5 درجة مئوية (-339.7 درجة فهرنهايت). عند درجة الحرارة هذه، يتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. ترجع نقطة الانصهار المنخفضة إلى ضعف القوى الجزيئية بين الجزيئات، والتي تتمثل أساسًا في قوى فان دير فالس. كما أن نقطة الانصهار المنخفضة لفلوريد النيتروجين تجعله شديد التفاعل ومتقلبًا.
كثافة فلوريد النيتروجين جم/مل
تبلغ كثافة فلوريد النيتروجين 1.49 جم / مل عند درجة الحرارة والضغط القياسيين (STP). وهذه الكثافة عالية نسبياً مقارنة بالغازات الأخرى نظراً لصغر حجم الجزيء ووجود ذرتين. الكثافة العالية لفلوريد النيتروجين تجعله مرشحًا مثاليًا للاستخدام في صناعة أشباه الموصلات، حيث يتم استخدامه في عمليات النقش والتنظيف بالبلازما.
الوزن الجزيئي لفلوريد النيتروجين
الوزن الجزيئي لفلوريد النيتروجين هو 33.005 جم / مول. هذه القيمة مشتقة من مجموع الكتل الذرية للنيتروجين والفلور، والتي تبلغ 14.007 جم/مول و18.998 جم/مول، على التوالي. إن الحجم الصغير للجزيء والوزن الجزيئي المنخفض نسبيًا يجعله مرشحًا مثاليًا للاستخدام في صناعة أشباه الموصلات.
هيكل فلوريد النيتروجين
NF لديه بنية جزيئية خطية، مع ذرة النيتروجين في المركز وذرة الفلور في كل طرف. الرابطة بين ذرات النيتروجين والفلور هي رابطة تساهمية والجزيء له طبيعة قطبية بسبب اختلاف السالبية الكهربية بين الذرتين. يتمتع الجزيء بعزم ثنائي القطب، مما يجعله شديد التفاعل ومن المحتمل أن يشكل روابط كيميائية مع جزيئات أخرى.
صيغة فلوريد النيتروجين
الصيغة الكيميائية لفلوريد النيتروجين هي NF. تشير هذه الصيغة إلى أن الجزيء يتكون من ذرة نيتروجين واحدة وذرة فلور واحدة. يمتلك الجزيء بنية خطية وطبيعة قطبية بسبب اختلاف السالبية الكهربية بين الذرتين. تُستخدم صيغة NF بشكل شائع في صناعة أشباه الموصلات، حيث يتم استخدامها في عمليات حفر البلازما وتنظيفها.
| مظهر | غاز عديم اللون أو سائل أصفر شاحب |
| جاذبية معينة | 1.49 (عند STP) |
| لون | عديم اللون |
| يشم | فدان |
| الكتلة المولية | 33.005 جم/مول |
| كثافة | 1.49 جم/مل (في STP) |
| نقطة الانصهار | -206.5 درجة مئوية (-339.7 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | -129.6 درجة مئوية (-201.3 درجة فهرنهايت) |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | يتفاعل مع الماء |
| الذوبان | قابل للذوبان في المذيبات العضوية |
| ضغط البخار | 298.5 كيلو باسكال عند 25 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 1.44 (الهواء = 1) |
| pKa | غير قابل للتطبيق |
| الرقم الهيدروجيني | غير قابل للتطبيق |
سلامة ومخاطر فلوريد النيتروجين
يشكل فلوريد النيتروجين (NF) خطرًا كبيرًا على السلامة نظرًا لطبيعته شديدة التفاعل والسامة. يمكن أن يسبب التعرض للـ NF حروقًا شديدة وتهيجًا في الجلد والعينين والجهاز التنفسي. NF هو عامل مؤكسد قوي وقد يشتعل أو ينفجر عند ملامسته للمواد العضوية، مثل الملابس أو الورق أو الخشب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتفاعل بعنف مع الماء والمواد الكيميائية الأخرى، ويطلق أبخرة وغازات سامة. ينبغي تنفيذ تدابير السلامة المناسبة، بما في ذلك استخدام الملابس الواقية، والحماية، وإجراءات المناولة والتخزين المناسبة، عند العمل مع NF التنفسي لتقليل مخاطر التعرض والإصابة.
| رموز الخطر | مؤكسد |
| وصف الأمان | الابتعاد عن المواد القابلة للاحتراق والحرارة والشرر واللهب المكشوف. |
| ارتداء الملابس الواقية والقفازات وحماية العين / الوجه. | |
| في حالة نشوب حريق، استخدم الماء أو المواد الكيميائية الجافة أو طفايات ثاني أكسيد الكربون. | |
| معرفات | UN2468 (للغاز)، UN3263 (للسائل) |
| رمز النظام المنسق | 2811.22.00 |
| فئة الخطر | 5.1 (المواد المؤكسدة) |
| مجموعة التعبئة | II (للغاز)، III (للسائل) |
| تسمم | NF شديد السمية ويمكن أن يسبب حروقًا شديدة وتهيجًا في الجلد والعينين |
| والجهاز التنفسي. قد يكون الابتلاع أو الاستنشاق مميتًا. |
طرق تخليق فلوريد النيتروجين
في إنتاج أحادي فلوريد النيتروجين، فإن استخلاص ذرة الفلور من ثنائي فلوريد النيتروجين (NF2) بواسطة الأنواع الجذرية (H، O، N، CH3) يولد بكفاءة جذريًا لمدة انتشار طويلة السلسلة. ومع ذلك، يحتوي المنتج النهائي على شوائب جذرية تحفز تحلله.
للحصول على منتج أنقى، يمكن استخدام تقنية تحلل الأزيد الأقل كفاءة ولكنها أنقى. يتضمن ذلك التحلل الناتج عن الصدمة لأزيد الفلور، والذي يمكن تشكيله في الموقع عن طريق تفاعل الفلور الذري مع حمض الهيدرازويك، إلى NF وN2.
أثناء إنتاج NF، من المهم تنفيذ تدابير السلامة المناسبة، بما في ذلك استخدام معدات الحماية والملابس المناسبة، وضمان التهوية الكافية لتقليل التعرض للمواد والمواد الكيميائية الخطرة.
استخدامات فلوريد النيتروجين
فلوريد النيتروجين (NF) له العديد من التطبيقات في مختلف الصناعات.
يستخدم NF بشكل أساسي كعامل فلورة في ترسيب الأغشية الرقيقة من نيتريد السيليكون ومواد أخرى على الأسطح في إنتاج أشباه الموصلات والمنتجات الإلكترونية.
تستخدم صناعة الطيران NF كوقود صاروخي بسبب قوته المؤكسدة العالية ووزنه الجزيئي المنخفض، مما يجعله وقودًا فعالاً. كما أنه يستخدم كمادة مضافة في وقود الصواريخ لتحسين الاحتراق وزيادة الدفع.
في الصناعة الطبية، يلعب NF دورًا في تركيب بعض الأدوية وفي التجارب المعملية ككاشف. بالإضافة إلى ذلك، فهو بمثابة عامل تعقيم للمعدات الطبية بسبب خصائصه المؤكسدة القوية.
يستخدم إنتاج الزجاج والسيراميك المتخصص NF كعامل تدفق لخفض درجة انصهار المادة وتحسين خصائصها.
ومع ذلك، فإن الطبيعة شديدة التفاعل والسامة للNF تمثل مخاطر كبيرة على السلامة. ولذلك، من المهم تنفيذ تدابير السلامة المناسبة، بما في ذلك استخدام معدات الحماية وإجراءات التعامل السليم عند العمل مع NF، لتقليل مخاطر التعرض والإصابة.