三フッ化窒素 (NF3) は、エレクトロニクス産業でプラズマ エッチングやクリーニングに使用される強力な温室効果ガスです。大気中での寿命は長く、気候変動の一因となります。
| IUPAC名 | 三フッ化窒素 |
| 分子式 | NF3 |
| CAS番号 | 7783-54-2 |
| 同義語 | トリフルオロアミン、フッ化窒素 (NF3)、フッ化窒素 (1:3)、フッ化窒素 (NF3)、フッ化窒素 (III)、フッ化窒素、錠剤、UN 2451 |
| インチチ | InChI=1S/F3N/c1-4(2)3 |
三フッ化窒素モル質量
NF3 のモル質量は 71.0 g/mol です。これは、1 モルの NF3 には 6,022 x 10^23 個の分子が含まれていることを意味します。
三フッ化窒素の沸点
NF3 の沸点は -129.04°C または -200.27°F です。これは他のガスに比べて比較的低いため、産業用途での取り扱いが容易になります。
三フッ化窒素 融点
三フッ化窒素の融点は -206.73°C または -340.11°F です。これは、室温では NF3 が気体状態であることを意味します。
NF3 密度 g/mL
NF3 の密度は、標準温度および圧力で 1.88 g/mL です。これは、三フッ化窒素が空気よりも密度が高く、大気中に放出されると地面に沈むことを意味します。
三フッ化窒素の分子量
NF3 の分子量は 71.0 g/mol です。化合物中の窒素とフッ素の原子量の合計です。
三フッ化窒素の構造
三フッ化窒素は、中心原子として窒素とそれを取り囲む 3 つのフッ素原子からなる三角錐の分子構造を持っています。窒素-フッ素結合は極性共有結合であり、フッ素原子は窒素よりも電気陰性であるため、フッ素原子には部分的に負の電荷が生じ、窒素原子には部分的に正の電荷が生じます。
三フッ化窒素配合
三フッ化窒素の化学式はNF3であり、NF3の1分子中に窒素原子が1個とフッ素原子が3個含まれていることを示しています。
| 外観 | 無色の気体 |
| 比重 | 2.62 |
| 色 | 無色 |
| 匂い | 無臭 |
| モル質量 | 71.0g/モル |
| 密度 | STPで1.88 g/mL |
| 融合点 | -206.73°C または -340.11°F |
| 沸点 | -129.04°C または -200.27°F |
| フラッシュドット | 適用できない |
| 水への溶解度 | 0.41 g/100 mL（25℃） |
| 溶解性 | 有機溶剤に可溶 |
| 蒸気圧 | 315 kPa（20℃） |
| 蒸気密度 | 2.01 (空気 = 1) |
| pKa | 適用できない |
| pH | 適用できない |
三フッ化窒素の安全性と危険性
三フッ化窒素 (NF3) は、正しく取り扱われれば一般に安全であると考えられていますが、取り扱われ方を誤ると、いくつかの危険を引き起こす可能性があります。皮膚や目に炎症を引き起こす可能性があり、高濃度で吸入すると呼吸困難を引き起こす可能性があります。 NF3 ガスは換気の悪い場所で酸素を置換し、窒息を引き起こす可能性があります。また、気候変動を引き起こす強力な温室効果ガスでもあります。火災が発生した場合、NF3 は有毒なフッ化水素ガスを放出する可能性があります。これらの危険を避けるために、NF3 を取り扱うときは、適切な換気や保護具の使用など、適切な安全手順に従うことが不可欠です。
| ハザードシンボル | T、C |
| セキュリティの説明 | 吸入したり、皮膚や目との接触を避けてください。換気の良い場所でのみ使用してください。 |
| 国連識別番号 | UN2451 |
| HSコード | 28129090 |
| 危険等級 | 2.3 |
| 梱包グループ | Ⅱ |
| 毒性 | 非常に有毒です |
三フッ化窒素の合成方法
三フッ化窒素 (NF3) を合成するには、いくつかの方法があります。
一般的な方法には、鉄、ニッケル、白金などの触媒の存在下での無水アンモニア (NH3) とフッ素ガス (F2) の反応が含まれます。この反応により、NF3 とフッ化水素 (HF) が生成されます。業界では、NF3 の製造にこの方法が一般的に使用されています。
別の方法には、高温でのフッ化アンモニウム (NH4F) の熱分解が含まれます。この反応により、NF3 とアンモニアガス (NH3) が生成されます。 NH3 と F2 の反応はこの方法より効率的であるため、あまり一般的には使用されません。
別の方法では、触媒の存在下で一酸化窒素 (NO) とフッ素ガスを反応させます。この反応により、ガス NF3 と二酸化窒素 (NO2) が生成されます。
NF3 は、N2 と F2 ガスの混合物に放電を通すことによって電気化学的に合成することもできます。結果として生じるプラズマは、NF3 およびその他の窒素フッ素化合物を形成します。
使用する方法に関係なく、反応性が高く潜在的に危険な試薬を適切な安全対策を講じて取り扱うことが重要です。ただし、最終生成物の高収率と純度を確保するには、研究者は合成プロセスを注意深く制御する必要があります。
三フッ化窒素の用途
三フッ化窒素 (NF3) は、その独特の特性によりさまざまな産業用途に使用されています。
- 半導体業界では、シリコンウェーハの洗浄剤として NF3 を使用しています。 NF3 は、フラット パネル ディスプレイ、太陽電池、微小電気機械システム (MEMS) の製造にも使用されます。
- 電子部品の製造では、プラズマ エッチング ガスとして NF3 が使用されます。高い反応性を示し、特定の物質を選択的に除去し、他の物質はそのまま残します。
- 他の冷媒よりも地球温暖化係数が低い NF3 は、冷却システムでも冷媒として使用されており、より環境に優しい選択肢となっています。
- 航空宇宙産業では、比推力が高い NF3 を推進剤として使用しており、宇宙船の効率的な推進が可能になります。
NF3 には多くの用途があるにもかかわらず、環境への影響が懸念されています。これは大気中で長い寿命を持つ強力な温室効果ガスです。適切な予防策が講じられない場合、NF3 の生成と使用は気候変動に寄与する可能性があります。このため、その使用を減らし、より持続可能な代替品を開発する取り組みが行われています。
質問:
Q: 三フッ化窒素 (NF3) は極性がありますか?
A: はい、NF3 は極性です。中心に窒素原子があり、その周りに3つのフッ素原子が配置された三角錐の分子構造をしています。分子の非対称な形状により電子密度の不均一な分布が生じ、極性分子が生じます。
Q: 三フッ化窒素の式は何ですか?
A: 三フッ化窒素の式は NF3 であり、分子が 1 つの窒素原子と 3 つのフッ素原子で構成されていることを示します。
Q: 三フッ化窒素はどこから来たのですか?
A: NF3 は、無水アンモニアとフッ素ガスの反応、フッ化アンモニウムの熱分解、電気化学合成など、さまざまな方法で生成できます。これは、半導体産業で洗浄剤として、また電子部品や航空宇宙用スラスターの製造で一般的に使用されています。
Q: 三フッ化窒素のルイス構造は何ですか?
A: NF3 のルイス構造は、単共有結合を介して 3 つのフッ素原子に結合した窒素原子で構成されています。窒素原子には一対の非結合電子もあり、分子は三角錐の形をしています。
Q: 三フッ化窒素の分子間力は?
A: NF3 の分子間力には、分子の極性から生じる双極子間相互作用が含まれます。この分子は、電子密度の一時的な変動によって生じる弱い分子間力であるロンドン分散力も実験します。
Q: NF3 は極性ですか、それとも無極性ですか?
A: NF3 は、その非対称な形状と不均一な電子密度分布により極性があります。この分子には双極子モーメントがあり、正端と負端があることを示し、極性分子になります。