Stickstofffluorid ist eine hochreaktive chemische Verbindung aus Stickstoff und Fluor. Es wird in der Halbleiterindustrie für Plasmaätz- und Reinigungsverfahren eingesetzt.
| IUPAC-Name | Stickstofffluorid |
| Molekularformel | NF |
| CAS-Nummer | 13967-06-1 |
| Synonyme | Stickstoffmonofluorid, Stickstoff(II)fluorid, Stickstofffluorid (NF), UN 2451, EINECS 232-013-4 |
| InChI | InChI=1S/FN/c1-2 |
Molmasse von Stickstofffluorid
Die Molmasse von Stickstofffluorid (NF) beträgt 33,005 g/mol. Es ist ein leichtes, farbloses Gas, das aufgrund des Elektronegativitätsunterschieds zwischen Stickstoff und Fluor sehr reaktiv ist. Seine Molmasse ergibt sich aus den Atommassen von Stickstoff und Fluor, die 14,007 g/mol bzw. 18,998 g/mol betragen. Die geringe Größe des Moleküls macht es zu einem idealen Kandidaten für den Einsatz in der Halbleiterindustrie, wo es für Plasmaätz- und Reinigungsverfahren eingesetzt wird.
Siedepunkt von Stickstofffluorid
Stickstofffluorid hat einen Siedepunkt von -129,6 °C (-201,3 °F). Bei dieser Temperatur geht es vom gasförmigen in den flüssigen Zustand über. Stickstofffluorid hat aufgrund seiner schwachen intermolekularen Kräfte, bei denen es sich hauptsächlich um Van-der-Waals-Kräfte handelt, einen niedrigen Siedepunkt. Dieser niedrige Siedepunkt macht es zu einer flüchtigen und sehr reaktiven Verbindung, die mit Vorsicht gehandhabt werden muss.
Schmelzpunkt von Stickstofffluorid
Stickstofffluorid hat einen Schmelzpunkt von -206,5 °C (-339,7 °F). Bei dieser Temperatur geht es vom festen in den flüssigen Zustand über. Der niedrige Schmelzpunkt ist auf schwache intermolekulare Kräfte zwischen Molekülen zurückzuführen, bei denen es sich hauptsächlich um Van-der-Waals-Kräfte handelt. Der niedrige Schmelzpunkt von Stickstofffluorid macht es außerdem sehr reaktiv und flüchtig.
Dichte von Stickstofffluorid g/ml
Die Dichte von Stickstofffluorid beträgt 1,49 g/ml bei Standardtemperatur und -druck (STP). Diese Dichte ist im Vergleich zu anderen Gasen aufgrund der geringen Molekülgröße und der Anwesenheit von zwei Atomen relativ hoch. Die hohe Dichte von Stickstofffluorid macht es zu einem idealen Kandidaten für den Einsatz in der Halbleiterindustrie, wo es für Plasmaätz- und Reinigungsverfahren eingesetzt wird.
Molekulargewicht von Stickstofffluorid
Das Molekulargewicht von Stickstofffluorid beträgt 33,005 g/mol. Dieser Wert ergibt sich aus der Summe der Atommassen von Stickstoff und Fluor, die 14,007 g/mol bzw. 18,998 g/mol betragen. Die geringe Größe und das relativ niedrige Molekulargewicht des Moleküls machen es zu einem idealen Kandidaten für den Einsatz in der Halbleiterindustrie.
Struktur von Stickstofffluorid
NF hat eine lineare Molekülstruktur mit dem Stickstoffatom im Zentrum und dem Fluoratom an jedem Ende. Die Bindung zwischen Stickstoff- und Fluoratomen ist eine kovalente Bindung und das Molekül hat aufgrund der unterschiedlichen Elektronegativität zwischen den beiden Atomen einen polaren Charakter. Das Molekül hat ein Dipolmoment, wodurch es sehr reaktiv ist und wahrscheinlich chemische Bindungen mit anderen Molekülen eingeht.
Stickstofffluorid-Formel
Die chemische Formel für Stickstofffluorid lautet NF. Diese Formel besagt, dass das Molekül aus einem Stickstoffatom und einem Fluoratom besteht. Das Molekül hat eine lineare Struktur und ist aufgrund der unterschiedlichen Elektronegativität zwischen den beiden Atomen polar. Die NF-Formel wird häufig in der Halbleiterindustrie verwendet, wo sie für Plasmaätz- und Reinigungsverfahren verwendet wird.
| Aussehen | Farbloses Gas oder hellgelbe Flüssigkeit |
| Spezifisches Gewicht | 1,49 (bei STP) |
| Farbe | Farblos |
| Geruch | Acre |
| Molmasse | 33,005 g/Mol |
| Dichte | 1,49 g/ml (bei STP) |
| Fusionspunkt | -206,5 °C (-339,7 °F) |
| Siedepunkt | -129,6°C (-201,3°F) |
| Blitzpunkt | Unzutreffend |
| Löslichkeit in Wasser | Reagiert mit Wasser |
| Löslichkeit | Löslich in organischen Lösungsmitteln |
| Dampfdruck | 298,5 kPa bei 25 °C |
| Wasserdampfdichte | 1,44 (Luft = 1) |
| pKa | Unzutreffend |
| pH-Wert | Unzutreffend |
Sicherheit und Gefahren von Stickstofffluorid
Stickstofffluorid (NF) stellt aufgrund seiner hochreaktiven und toxischen Natur ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Die Exposition gegenüber NF kann zu schweren Verbrennungen und Reizungen der Haut, Augen und Atemwege führen. NF ist ein starkes Oxidationsmittel und kann sich bei Kontakt mit organischen Materialien wie Kleidung, Papier oder Holz entzünden oder explodieren. Darüber hinaus kann es heftig mit Wasser und anderen Chemikalien reagieren und giftige Dämpfe und Gase freisetzen. Bei der Arbeit mit respiratorischem NF sollten geeignete Sicherheitsmaßnahmen, einschließlich der Verwendung von Schutzkleidung, Schutzmaßnahmen sowie ordnungsgemäßer Handhabungs- und Lagerungsverfahren, umgesetzt werden, um das Risiko einer Exposition und einer Verletzung zu minimieren.
| Gefahrensymbole | Oxidationsmittel |
| Sicherheitsbeschreibung | Von brennbaren Materialien, Hitze, Funken und offenen Flammen fernhalten. |
| Tragen Sie Schutzkleidung, Handschuhe und Augen-/Gesichtsschutz. | |
| Im Brandfall Wasser-, Trockenlöschmittel- oder Kohlendioxid-Feuerlöscher verwenden. | |
| AN-Kennungen | UN2468 (für Gas), UN3263 (für Flüssigkeit) |
| HS-Code | 2811.22.00 |
| Gefahrenklasse | 5.1 (Oxidierende Stoffe) |
| Verpackungsgruppe | II (für Gas), III (für Flüssigkeit) |
| Toxizität | NF ist hochgiftig und kann schwere Verätzungen und Reizungen der Haut, Augen, |
| und Atemwege. Verschlucken oder Einatmen kann tödlich sein. |
Methoden zur Synthese von Stickstofffluorid
Bei der Herstellung von Stickstoffmonofluorid erzeugt die Extraktion eines Fluoratoms aus Stickstoffdifluorid (NF2) durch Radikalspezies (H, O, N, CH3) effizient ein Radikal für eine lange Kettenfortpflanzungsdauer. Allerdings enthält das Endprodukt radikalische Verunreinigungen, die seine Zersetzung katalysieren.
Um ein reineres Produkt zu erhalten, kann die weniger effiziente, aber reinere Technik der Azidzersetzung verwendet werden. Hierbei handelt es sich um die schockinduzierte Zersetzung von Fluorazid, das in situ durch Reaktion von atomarem Fluor mit Stickstoffsäure gebildet werden kann, in NF und N2.
Während der NF-Produktion ist es wichtig, geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, einschließlich der Verwendung geeigneter Schutzausrüstung und -kleidung sowie der Gewährleistung einer angemessenen Belüftung, um die Exposition gegenüber gefährlichen Materialien und Chemikalien zu minimieren.
Verwendung von Stickstofffluorid
Stickstofffluorid (NF) hat verschiedene Anwendungen in verschiedenen Branchen.
NF wird hauptsächlich als Fluorierungsmittel bei der Abscheidung dünner Filme aus Siliziumnitrid und anderen Materialien auf Oberflächen bei der Herstellung von Halbleitern und elektronischen Produkten verwendet.
Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet NF aufgrund seiner hohen Oxidationskraft und seines niedrigen Molekulargewichts als Raketentreibstoff, was es zu einem effizienten Treibstoff macht. Es wird auch als Zusatz zu Raketentreibstoff verwendet, um die Verbrennung zu verbessern und den Schub zu erhöhen.
In der medizinischen Industrie spielt NF eine Rolle bei der Synthese einiger Arzneimittel und in Laborexperimenten als Reagenz. Darüber hinaus dient es aufgrund seiner stark oxidierenden Eigenschaften als Sterilisationsmittel für medizinische Geräte.
Bei der Herstellung von Spezialglas und Keramik wird NF als Flussmittel verwendet, um den Schmelzpunkt des Materials zu senken und seine Eigenschaften zu verbessern.
Allerdings birgt die hochreaktive und toxische Natur von NF erhebliche Sicherheitsrisiken. Daher ist es wichtig, bei der Arbeit mit NF geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, einschließlich der Verwendung von Schutzausrüstung und ordnungsgemäßer Handhabungsverfahren, um das Risiko einer Exposition und Verletzung zu minimieren.