Il trifluoruro di cloro o ClF3 è un composto chimico altamente reattivo e tossico utilizzato nei propellenti dei razzi, nei detergenti e come agente ossidante nelle reazioni chimiche. Può provocare gravi ustioni e accendersi spontaneamente a contatto con materiali organici.
| Nome IUPAC | Trifluoruro di cloro |
| Formula molecolare | ClF3 |
| numero CAS | 7790-91-2 |
| Sinonimi | Fluoruro di cloro, trifluorocloro, triclorofluoruro, fluorocloruro, fluoruro di cloro, cloruro di fluoro |
| InChI | InChI=1S/ClF3/c2-1(3)4 |
Formula del trifluoruro di cloro
La formula chimica del trifluoruro di cloro è ClF3, che rappresenta i tre atomi di fluoro e un atomo di cloro nella molecola. La formula può essere utilizzata per calcolare la massa molare, la densità e altre proprietà fisiche del trifluoruro di cloro. La formula indica anche la tipologia e il numero di atomi presenti nel composto, importante per comprenderne le proprietà chimiche e la reattività.
Massa molare del trifluoruro di cloro
La massa molare del trifluoruro di cloro (ClF3) è 92,45 g/mol. Questo valore si calcola sommando i pesi atomici degli elementi costituenti, che sono 35,45 g/mol per il cloro e 37,996 g/mol per il fluoro. La massa molare del trifluoruro di cloro è importante nei calcoli chimici e nel determinare la quantità del composto in un dato campione.
Punto di ebollizione del trifluoruro di cloro
Il trifluoruro di cloro ha un punto di ebollizione di 11,75°C a pressione standard. Ciò lo rende un composto volatile e altamente reattivo che può facilmente vaporizzare e formare fumi tossici. Il basso punto di ebollizione del trifluoruro di cloro è attribuito alle deboli forze intermolecolari tra le sue molecole, che consentono loro di rompersi e fuoriuscire come gas a temperature relativamente basse.
Punto di fusione del trifluoruro di cloro
Il trifluoruro di cloro ha un punto di fusione di -76,3°C (-105,3°F) a pressione standard. Ciò lo rende un solido a temperatura e pressione ambiente, ma può facilmente sublimare e formare fumi tossici a causa della sua elevata volatilità. Il basso punto di fusione del trifluoruro di cloro è attribuito alle deboli forze intermolecolari tra le sue molecole, che consentono loro di rompersi e diventare un gas a temperature relativamente basse.
Densità del trifluoruro di cloro g/ml
La densità del trifluoruro di cloro è 1,77 g/mL a temperatura e pressione standard (STP). Questo valore è superiore a quello dell’aria (1,29 g/mL), il che rende il trifluoruro di cloro un gas più denso dell’aria. L’elevata densità del trifluoruro di cloro è dovuta al suo peso molecolare, che è superiore a quello della maggior parte dei gas presenti nell’atmosfera.
Peso molecolare del trifluoruro di cloro
Il peso molecolare del trifluoruro di cloro è 92,45 g/mol. Questo valore si calcola sommando i pesi atomici degli elementi costituenti, che sono 35,45 g/mol per il cloro e 37,996 g/mol per il fluoro. L’elevato peso molecolare del trifluoruro di cloro lo rende un gas denso, più pesante dell’aria.
Struttura del trifluoruro di cloro
Il trifluoruro di cloro ha una geometria molecolare bipiramidale trigonale, con un atomo di cloro centrale legato a tre atomi di fluoro in posizioni equatoriali e due siti vacanti in posizioni assiali. Questa struttura dà origine ad una molecola polare, con le due posizioni assiali aventi una carica parziale positiva e le tre posizioni equatoriali aventi una carica parziale negativa.
| Aspetto | Gas o liquido da incolore a giallo pallido |
| Peso specifico | 1,77 |
| Colore | Da incolore a giallo pallido |
| Odore | Odore pungente e soffocante |
| Massa molare | 92,45 g/mole |
| Densità | 1,77 g/ml all’STP |
| Punto di fusione | -76,3°C (-105,3°F) |
| Punto di ebollizione | 11,75°C |
| Punto flash | Non applicabile |
| solubilità in acqua | Reagisce violentemente con l’acqua |
| Solubilità | Solubile in acido solforico, acido nitrico e altri agenti ossidanti |
| Pressione del vapore | 1,73 ATM a 20°C |
| Densità del vapore | 3.2 (aria = 1) |
| PKa | Non applicabile |
| pH | Non applicabile |
Sicurezza e pericoli del trifluoruro di cloro
Il trifluoruro di cloro è un composto altamente reattivo e pericoloso. Ciò comporta seri rischi per la salute e la sicurezza e deve essere gestito con estrema cautela. Può provocare gravi ustioni, corrosione e irritazione a contatto con la pelle, gli occhi e le mucose. L’inalazione dei suoi vapori può causare difficoltà respiratorie, tosse e dolore toracico. Il trifluoruro di cloro può anche accendersi e reagire violentemente con materiali organici, metalli e acqua, provocando esplosioni e incendi. Dispositivi di protezione specializzati, come tute e respiratori resistenti agli agenti chimici, devono essere indossati quando si maneggia il trifluoruro di cloro e devono essere utilizzati solo in un ambiente ben ventilato e controllato da professionisti addestrati.
| Simboli di pericolo | Corrosivo, Ossidante |
| Descrizione della sicurezza | Tenere lontano da fonti di calore, scintille, fiamme libere, superfici calde e fonti di ignizione. Indossare indumenti e attrezzature protettive. Evitare il contatto con la pelle, gli occhi e gli indumenti. Non inalare fumi o vapori. Non ingerire. Utilizzare solo in un’area ben ventilata. |
| Identificatori AN | Un 1749 |
| Codice SA | 281211 |
| Classe di pericolo | 8 |
| Gruppo di imballaggio | IO |
| Tossicità | Molto tossico |
Metodi per la sintesi del trifluoruro di cloro
La fluorurazione diretta del cloro gassoso può sintetizzare il trifluoruro di cloro. Il fluoruro di idrogeno e il gas di cloro possono reagire per sintetizzare il trifluoruro di cloro.
Una miscela di cloro gassoso e fluoro gassoso reagisce su un letto di carbone attivo o altro materiale inerte ad alta temperatura per produrre trifluoruro di cloro nel metodo di fluorurazione diretta.
Un altro metodo prevede la reazione tra acido fluoridrico e cloro gassoso. In questo metodo, entrambi i gas passano sopra un catalizzatore, come l’allumina attivata o il platino, a temperature elevate. La reazione tra i due gas produce trifluoruro di cloro e acido cloridrico come sottoprodotti.
Il tetrafluoruro di zolfo e il gas di cloro reagiscono in presenza di un catalizzatore, come ferro o nichel, a temperature elevate per sintetizzare il trifluoruro di cloro e produrre anidride solforosa come sottoprodotto.
Per ciascuno di questi metodi sono necessarie attrezzature specializzate e un’attenta manipolazione a causa della natura pericolosa del trifluoruro di cloro. La sicurezza del personale e dell’ambiente deve essere garantita durante il processo di sintesi attraverso adeguate misure di sicurezza come tute resistenti agli agenti chimici e sistemi di ventilazione.
Usi del trifluoruro di cloro
Il trifluoruro di cloro (ClF3) ha diverse applicazioni industriali grazie alla sua natura altamente reattiva e alle forti proprietà ossidanti.
- ClF3 pulisce e incide materiali semiconduttori come silicio e germanio rimuovendo contaminanti e impurità indesiderati dalle loro superfici.
- ClF3 converte l’ossido di uranio in esafluoruro di uranio per la produzione di combustibile nucleare. L’esafluoruro di uranio è arricchito per l’uso nei reattori nucleari.
- ClF3 aumenta l’efficienza della combustione e genera una maggiore spinta se utilizzato in combinazione con altri agenti ossidanti come l’idrazina o l’idrogeno nei propellenti dei razzi e ossidanti ad alta energia per i sistemi di carburante.
- ClF3 sbianca prodotti tessili e cartacei.
- ClF3 produce alcune sostanze chimiche come il fluoro gassoso e i fluorocarburi.
A causa della sua natura pericolosa, il trifluoruro di cloro deve essere maneggiato con estrema cautela in tutte le sue applicazioni e solo da professionisti addestrati con apparecchiature e protocolli di sicurezza adeguati.
Domande:
D: Il trifluoruro di cloro è polare o non polare?
R: Il trifluoruro di cloro è una molecola polare a causa della differenza di elettronegatività tra gli atomi di cloro e fluoro.
D: Come estinguere il trifluoruro di cloro?
R: Il trifluoruro di cloro può essere estinto utilizzando sabbia asciutta, grafite o cloruro di sodio. L’acqua non dovrebbe mai essere utilizzata per estinguere un incendio dovuto al trifluoruro di cloro, poiché può reagire violentemente e rilasciare gas tossici.
D: Struttura di Lewis del trifluoruro di cloro?
R: La struttura di Lewis di ClF3 è costituita da un atomo di cloro centrale circondato da tre atomi di fluoro. L’atomo di cloro è collegato a ciascuno dei tre atomi di fluoro tramite un singolo legame e sull’atomo di cloro è presente un’unica coppia di elettroni.
D: Qual è la carica formale dell’atomo di cloro nella molecola del trifluoruro di cloro?
R: La carica formale dell’atomo di cloro nel trifluoruro di cloro è zero. L’atomo di cloro ha sette elettroni di valenza ed è legato a tre atomi di fluoro, che hanno un’elettronegatività maggiore rispetto al cloro. La coppia solitaria di elettroni sull’atomo di cloro non è coinvolta in alcun legame e quindi non viene presa in considerazione nella determinazione della carica formale.
D: Fuoco del trifluoruro di cloro?
R: Il trifluoruro di cloro è una sostanza altamente reattiva e infiammabile che può accendersi spontaneamente al contatto con materiali organici o addirittura con l’aria. Nel caso di un incendio da trifluoruro di cloro, per estinguere l’incendio è necessario utilizzare sabbia asciutta, grafite o cloruro di sodio e non utilizzare mai acqua poiché può causare una reazione violenta. Anche l’evacuazione dell’area e la richiesta di assistenza medica immediata in caso di esposizione sono cruciali in caso di incendio del trifluoruro di cloro.