三フッ化塩素または ClF3 は、ロケット推進剤、洗浄剤、および化学反応の酸化剤として使用される、反応性が高く有毒な化合物です。重度の火傷を引き起こしたり、有機物と接触すると自然発火する可能性があります。
| IUPAC名 | 三フッ化塩素 |
| 分子式 | ClF3 |
| CAS番号 | 7790-91-2 |
| 同義語 | フッ化塩素、トリフルオロクロア、トリクロロフルオリド、フルオロクロール、フッ化クロリル、塩化フッ素 |
| インチチ | InChI=1S/ClF3/c2-1(3)4 |
三フッ化塩素配合
三フッ化塩素の化学式は ClF3 で、分子内に 3 つのフッ素原子と 1 つの塩素原子を表します。この式を使用して、三フッ化塩素のモル質量、密度、その他の物理的特性を計算できます。この式は、化合物に存在する原子の種類と数も示しており、これは化学的特性と反応性を理解するために重要です。
三フッ化塩素のモル質量
三フッ化塩素 (ClF3) のモル質量は 92.45 g/mol です。この値は、構成元素の原子量を加算することによって計算されます。塩素は 35.45 g/mol、フッ素は 37.996 g/mol です。三フッ化塩素のモル質量は、化学計算および特定のサンプル中の化合物の量を決定する際に重要です。
三フッ化塩素の沸点
三フッ化塩素の沸点は標準圧力で 11.75℃です。そのため、揮発性が高く反応性の高い化合物となり、容易に蒸発して有毒なフュームを生成する可能性があります。三フッ化塩素の沸点が低いのは、その分子間の分子間力が弱いためであり、比較的低温で分子が分解してガスとして放出されます。
三フッ化塩素の融点
三フッ化塩素の融点は、標準圧力で -76.3°C (-105.3°F) です。これにより、室温および常圧では固体になりますが、揮発性が高いため、容易に昇華して有毒なフュームを形成する可能性があります。三フッ化塩素の融点が低いのは、その分子間の分子間力が弱いためであり、そのため分子は比較的低温で分解して気体になります。
三フッ化塩素の密度 g/ml
三フッ化塩素の密度は、標準温度および圧力 (STP) で 1.77 g/mL です。この値は空気の値 (1.29 g/mL) よりも高く、三フッ化塩素は空気よりも密度の高い気体になります。三フッ化塩素の密度が高いのは、その分子量が大気中のほとんどのガスよりも高いためです。
三フッ化塩素の分子量
三フッ化塩素の分子量は 92.45 g/mol です。この値は、構成元素の原子量を加算することによって計算されます。塩素は 35.45 g/mol、フッ素は 37.996 g/mol です。三フッ化塩素は分子量が高いため、空気より重い高密度のガスになります。
三フッ化塩素の構造
三フッ化塩素は三角両錐形の分子構造を持ち、中心の塩素原子がエクアトリアル位置の 3 つのフッ素原子に結合し、アキシアル位置の 2 つの空部位を持ちます。この構造により、軸方向の 2 つの位置が部分的に正の電荷を持ち、エクアトリアルの 3 つの位置が部分的に負の電荷をもつ極性分子が生成されます。
| 外観 | 無色から淡黄色の気体または液体 |
| 比重 | 1.77 |
| 色 | 無色～淡黄色 |
| 匂い | 刺激的で息苦しい臭い |
| モル質量 | 92.45 g/モル |
| 密度 | STPで1.77 g/mL |
| 融合点 | -76.3°C (-105.3°F) |
| 沸点 | 11.75℃ |
| フラッシュドット | 適用できない |
| 水への溶解度 | 水と激しく反応する |
| 溶解性 | 硫酸、硝酸、その他の酸化剤に可溶 |
| 蒸気圧 | 1.73気圧（20℃） |
| 蒸気密度 | 3.2 (空気 = 1) |
| PKa | 適用できない |
| pH | 適用できない |
三フッ化塩素の安全性と危険性
三フッ化塩素は反応性が高く危険な化合物です。これは健康と安全に重大なリスクをもたらすため、細心の注意を払って取り扱う必要があります。皮膚、目、粘膜と接触すると重度の火傷、腐食、刺激を引き起こす可能性があります。その蒸気を吸入すると、呼吸困難、咳、胸痛を引き起こすことがあります。三フッ化塩素は発火し、有機物質、金属、水と激しく反応し、爆発や火災を引き起こす可能性があります。三フッ化塩素を取り扱うときは、耐薬品性スーツやマスクなどの特殊な保護具を着用する必要があり、訓練を受けた専門家が管理する換気の良い環境でのみ使用する必要があります。
| ハザードシンボル | 腐食性、酸化性 |
| セキュリティの説明 | 熱、火花、裸火、高温の表面、発火源から遠ざけてください。保護服と保護具を着用してください。皮膚、目、衣類との接触を避けてください。煙や蒸気を吸入しないでください。摂取しないでください。換気の良い場所でのみ使用してください。 |
| AN識別子 | 1749年 |
| HSコード | 281211 |
| 危険等級 | 8 |
| 梱包グループ | 私 |
| 毒性 | 非常に有毒です |
三フッ化塩素の合成方法
塩素ガスを直接フッ素化すると三フッ化塩素が合成できます。フッ化水素と塩素ガスは反応して三フッ化塩素を合成します。
直接フッ素化法では、塩素ガスとフッ素ガスの混合物が活性炭またはその他の不活性材料の床上で高温で反応し、三フッ化塩素が生成されます。
別の方法には、フッ化水素と塩素ガスの反応が含まれます。この方法では、両方のガスが高温で活性アルミナや白金などの触媒上を通過します。 2 つのガスの反応により、副生成物として三フッ化塩素と塩化水素が生成されます。
四フッ化硫黄と塩素ガスは、鉄やニッケルなどの触媒の存在下、高温で反応して三フッ化塩素を合成し、副生成物として二酸化硫黄を生成します。
三フッ化塩素は危険な性質を持っているため、これらの各方法には特殊な装置と慎重な取り扱いが必要です。合成プロセス中は、耐薬品性スーツや換気システムなどの適切な安全対策を通じて、人員と環境の安全を確保する必要があります。
三フッ化塩素の用途
三フッ化塩素 (ClF3) は、その高い反応性と強力な酸化特性により、いくつかの産業用途があります。
- ClF3 は、シリコンやゲルマニウムなどの半導体材料の表面から不要な汚染物質や不純物を除去して、それらの材料を洗浄およびエッチングします。
- ClF3 は、核燃料製造のために酸化ウランを六フッ化ウランに変換します。六フッ化ウランは原子炉で使用するために濃縮されています。
- ClF3 は、ロケット推進剤や燃料システム用の高エネルギー酸化剤のヒドラジンや水素などの他の酸化剤と組み合わせて使用すると、燃焼効率を高め、より大きな推力を生成します。
- ClF3 は繊維製品や紙製品を白くします。
- ClF3 は、フッ素ガスやフルオロカーボンなどの特定の化学物質を生成します。
三フッ化塩素はその危険な性質のため、すべての用途において細心の注意を払って取り扱う必要があり、適切な安全装置と手順を備えた訓練を受けた専門家のみが取り扱う必要があります。
質問:
Q: 三フッ化塩素は極性ですか、それとも無極性ですか?
A: 三フッ化塩素は、塩素原子とフッ素原子の電気陰性度の違いにより極性分子です。
Q: 三フッ化塩素を消すにはどうすればよいですか?
A: 三フッ化塩素は、乾燥砂、黒鉛、または塩化ナトリウムを使用して消すことができます。三フッ化塩素火災の消火には水を決して使用しないでください。水は激しく反応して有毒ガスを放出する可能性があります。
Q: 三フッ化塩素のルイス構造は何ですか?
A: ClF3 のルイス構造は、中央の塩素原子が 3 つのフッ素原子に囲まれた構造になっています。塩素原子は 3 つのフッ素原子のそれぞれと単結合で結合しており、塩素原子上には電子対が 1 つあります。
Q: 三フッ化塩素分子の塩素原子の形式電荷は何ですか?
A: 三フッ化塩素の塩素原子の形式電荷はゼロです。塩素原子は 7 つの価電子を持ち、塩素よりも電気陰性度が高い 3 つのフッ素原子と結合しています。塩素原子上の孤立電子対は結合に関与していないため、形式電荷を決定する際には考慮されません。
Q: 三フッ化塩素で火災が発生しましたか?
A: 三フッ化塩素は反応性が高く引火性の高い物質であり、有機物や空気に触れると自然発火する可能性があります。三フッ化塩素による火災の場合、消火には乾燥砂、黒鉛、または塩化ナトリウムを使用する必要があります。水は激しい反応を引き起こす可能性があるため、絶対に使用しないでください。三フッ化塩素による火災が発生した場合には、その地域から避難し、暴露した場合には直ちに医師の診察を受けることも重要です。