삼플루오린화 염소
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1. 개요
삼플루오린화 염소(ClF3)는 염소의 불소화 반응으로 생성되는 화합물이다. 분자 구조는 T자형이며, 강력한 산화력을 가지고 있어 대부분의 물질과 격렬하게 반응하며, 불연성 물질조차 연소시킬 수 있다. 반도체 산업에서 CVD 챔버 세정, 다양한 화합물의 플루오린화에 사용되며, 과거에는 로켓 추진제의 산화제로 연구되기도 했다. 제2차 세계 대전 중 나치 독일은 이 물질을 "N-Stoff"라는 암호명으로 군사적 이용을 연구했으나, 높은 제조 비용과 취급의 어려움으로 인해 실제 사용되지는 않았다. 삼플루오린화 염소는 강력한 산화제로 생체 조직에 심각한 화학 화상 및 열 화상을 입힐 수 있으며, 물과 격렬하게 반응한다.
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| 삼플루오린화 염소 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| |
| 명칭 | 삼플루오로-λ³-클로란 (치환명명법) |
| 다른 이름 | 클로로트리플루오라이드 |
| 식별 정보 | |
| CAS 등록 번호 | 7790-91-2 |
| UNII | 921841L3N0 |
| PubChem | 24637 |
| ChemSpider ID | 23039 |
| EINECS | 232-230-4 |
| UN 번호 | 1749 |
| MeSH 이름 | chlorine+trifluoride |
| ChEBI | 30123 |
| RTECS | FO2800000 |
| Gmelin | 1439 |
| SMILES | F[Cl](F)F |
| SMILES (이온 형태) | [F-].[F-].F[Cl++] |
| 표준 InChI | 1S/ClF3/c2-1(3)4 |
| InChI | 1/ClF3/c2-1(3)4 |
| 표준 InChIKey | JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N |
| InChIKey (단순화) | JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYAB |
| 물리화학적 성질 | |
| 분자식 | ClF3 |
| 외관 | 무색 기체 또는 녹황색 액체 |
| 냄새 | 달콤하고, 자극적이며, 질식시키는 냄새 |
| 밀도 | 3.779 g/L |
| 녹는점 | -76.34 °C |
| 끓는점 | 11.75 °C (180 °C에서 분해) |
| 용해도 | 물과 반응 |
| 용매 | 해당 없음 |
| 다른 용매에 대한 용해도 | 사염화 탄소에 용해되나 고농도에서는 폭발성이 있음. 수소, 메탄, 벤젠, 에테르, 암모니아 등 수소 함유 화합물과 반응함. |
| 증기압 | 175 kPa |
| 점성 | 91.82 μPa·s |
| 자기 감수율 | -26.5e-6 cm³/mol |
| 구조 | |
| 분자 모양 | T자형 분자 구조 |
| 열화학 | |
| 표준 생성 엔탈피 (ΔHf) | -163.2 kJ/mol |
| 표준 생성 자유 에너지 (ΔGf) | -123.0 kJ/mol |
| 엔트로피 (S) | 281.6 J/K·mol |
| 열용량 (Cp) | 63.9 J/K·mol |
| 위험성 | |
| GHS 그림 문자 | ' ' |
| GHS 신호어 | 위험 |
| NFPA 704 | NFPA-H: 4, NFPA-F: 0, NFPA-R: 4, NFPA-S: W+OX |
| PEL (허용 노출 기준) | C 0.1 ppm (0.4 mg/m³) |
| IDLH (즉시 생명 또는 건강에 위험한 농도) | 20 ppm |
| REL (권고 노출 기준) | C 0.1 ppm (0.4 mg/m³) |
| 주요 위험 | 매우 유독하고, 매우 부식성이 강하며, 강력한 산화제이며, 격렬한 가수 분해를 일으킴. |
| 인화점 | 불연성 |
| LC50 (반수 치사 농도) | 95 ppm (rat, 4 hr), 178 ppm (mouse, 1 hr), 230 ppm (monkey, 1 hr), 299 ppm (rat, 1 hr) |
| 관련 화합물 | |
| 관련 화합물 | 염소 오플루오린화물 염소 모노플루오린화물 브로민 삼플루오린화물 아이오딘 삼플루오린화물 |
2. 제조 및 구조
염소와 불소의 반응으로 삼플루오린화 염소가 생성되며, 이 과정에서 일불화 염소(ClF)도 함께 생성된다. 삼플루오린화 염소의 분자 구조는 T자형이며, VSEPR 이론에 따라 두 개의 비공유 전자쌍을 갖는다.
2. 1. 제조
1930년 러프(Ruff)와 크루그(Krug)가 불소화를 통해 염소를 처리하여 삼플루오린화 염소를 처음 제조했다. 이 과정에서 일불화 염소(ClF)도 생성되었으며, 이 혼합물은 증류를 통해 분리되었다.[12]:3F2 + Cl2 → 2ClF3
삼플루오린화 염소는 매년 수백 톤씩 생산된다.[15]
2. 2. 분자 구조
삼플루오린화 염소(ClF3영어)의 분자 구조는 대략 T자형이며, 하나의 짧은 결합(1.598 Å)과 두 개의 긴 결합(1.698 Å)을 갖는다.[13] 이 구조는 VSEPR 이론의 예측과 일치하는데, VSEPR 이론은 가상 삼각 쌍뿔형의 두 적도 위치를 차지하는 비공유 전자쌍을 예측한다. 길어진 Cl-F 축 결합은 초원자가 결합과 일치한다.3. 반응
삼플루오린화 염소(Chlorine trifluoride영어)는 물, 금속, 금속 산화물 등 다양한 물질과 격렬하게 반응한다. 가열하면 분해된다.[15]
3. 1. 물과의 반응
삼플루오린화 염소는 물과 격렬하게 반응하여 플루오린화 수소, 염화 수소, 산소, 이플루오린화 산소를 생성한다.[14]3. 2. 금속 및 금속 산화물과의 반응
많은 금속 및 금속 산화물과 반응하여 플루오린화물을 생성한다.[14]:
삼플루오린화 염소는 육플루오린화 우라늄을 생산하는 데 사용된다.
:
인과 반응하면 삼염화 인(PCl3)과 오플루오린화 인()이 생성되는 반면, 황은 이염화 황()과 사플루오린화 황()을 생성한다.
플루오린화 세슘과 반응하여 음이온 을 포함하는 염을 생성한다.[16]
3. 3. 기타 반응
삼플루오린화 염소는 육플루오린화 우라늄 생산에 사용된다.[14]인과 반응하면 삼염화 인(PCl3)과 오플루오린화 인이 생성되는 반면, 황은 이염화 황과 사플루오린화 황을 생성한다.
플루오린화 세슘과 반응하여 음이온 를 포함하는 염을 생성한다.[16]
가열하면 분해된다:[15]
4. 용도
삼플루오린화 염소는 다음과 같은 용도로 사용된다.
- 반도체 산업: 화학 기상 증착(CVD) 챔버를 세정하는 데 사용된다. 챔버 벽에 붙은 반도체 물질을 제거하는 데 효과적이며, 플라스마 활성화 없이 챔버의 열만으로도 분해되어 반응한다.
- 플루오린화 시약: 다양한 화합물의 플루오린화에 사용된다.[15]
과거에는 다음과 같은 용도로 연구되었다.
- 로켓 추진제: 고성능 산화제로 연구되었으나, 취급상의 문제로 인해 실제 사용되지는 않았다. 존 D. 클라크는 삼플루오린화 염소의 극도로 위험한 특성을 언급하며, "알려진 모든 연료와 자기발화성 추진제이며... 석면, 모래, 물도 마찬가지이며, 이들과는 폭발적으로 반응합니다."라고 묘사했다.[17] 오플루오린화 염소 역시 로켓 산화제로 연구되었으나, 비슷한 문제점을 가졌다.
- 군사적 이용: 제2차 세계 대전 직전 나치 독일에서 "N-Stoff"라는 암호명으로 연구되었다. 마지노 선 요새 모형 실험 결과 효과적인 소이 무기이자 독가스로 밝혀졌다. 팔켄하겐 산업 단지에서 생산을 시도했으나, 붉은 군대에 점령될 때까지 소량만 생산되었고, 실제 전쟁에는 사용되지 않았다.[18] 현재에도 소이 가스는 제조 비용, 취급, 효과 시간 등의 문제로 실용화되지 않았다.
4. 1. 반도체 산업
반도체 산업에서 삼플루오린화 염소는 화학 기상 증착(CVD) 챔버를 세정하는 데 사용된다. 삼플루오린화 염소는 챔버를 분해하지 않고도 챔버 벽의 반도체 물질을 제거할 수 있다. 이 역할을 수행하는 대부분의 다른 화학 물질과 달리, 플라스마를 사용하여 활성화할 필요 없이 챔버의 열만으로도 분해되어 반도체 물질과 반응하기에 충분하다.4. 2. 플루오린화 시약
삼플루오린화 염소는 다양한 화합물의 플루오린화에 사용된다.[15]4. 3. 로켓 추진제 (과거)
로켓 추진제 시스템에서 고성능 산화제로 연구되었다. 하지만 취급상의 문제로 인해 사용이 심각하게 제한되었다. 로켓 과학자 존 D. 클라크는 이 물질의 극도로 위험한 특성을 다음과 같이 묘사했다.[17]> 물론 극도로 유독하지만, 그것은 문제 중 가장 작은 부분일 뿐입니다. 그것은 알려진 모든 연료와 자기발화성 추진제이며, 점화 지연이 측정된 적이 없을 정도로 빠르게 자기발화성을 띕니다. 또한 섬유, 목재, 그리고 테스트 엔지니어와도 자기발화성을 띕니다. 석면, 모래, 물도 마찬가지이며, 이들과는 폭발적으로 반응합니다. 일부 일반적인 구조 금속—강철, 구리, 알루미늄 등—에 보관할 수 있는데, 이는 금속의 대부분을 보호하는 불용성 금속 플루오라이드의 얇은 막 형성 때문입니다. 마치 알루미늄의 눈에 보이지 않는 산화물 층이 대기 중에서 타는 것을 막는 것과 같습니다. 그러나 이 층이 녹거나 긁히고 다시 형성될 기회가 없다면, 작업자는 금속-플루오린 화재를 처리해야 하는 문제에 직면하게 됩니다. 이러한 상황에 대처하기 위해 저는 항상 좋은 운동화 한 켤레를 권장했습니다.[17]
오플루오린화 염소(ClF5) 역시 잠재적인 로켓 산화제로 연구되었다. 오플루오린화 염소는 삼플루오린화 염소보다 개선된 비추력을 제공했지만, 취급상의 어려움은 동일했다. 두 화합물 모두 실제 로켓 추진 시스템에 사용된 적은 없다.
4. 4. 군사적 이용 (과거)
제2차 세계 대전이 시작되기 직전 나치 독일의 카이저 빌헬름 연구소에서 암호명 "N-Stoff"("물질 N")로 삼플루오린화 염소를 군사적 용도로 연구하였다.[18] 마지노 선 요새 모형을 대상으로 실험한 결과, 매우 효과적인 소이 무기이자 독가스로 밝혀졌다.1938년부터 부분적으로 벙커화되고 부분적으로 지하에 있는 14000m2 규모의 탄약 공장인 팔켄하겐 산업 단지 건설이 시작되었으며, 이 공장은 사린 외에도 매달 90톤의 N-Stoff를 생산할 예정이었다. 그러나 1945년 진격하는 붉은 군대에 의해 점령될 때까지 이 공장은 킬로그램당 100독일 제국 마르크 이상의 비용으로 약 30~50톤만 생산했다.[18] N-Stoff는 전쟁에 사용된 적이 없다.[18]
현재에도 소이 가스는 실용화되지 않았다. 제조 비용이 높고, 보관 및 수송 취급이 어려우며, 살포 후 자연 감소가 심해 효과 시간이 짧다는 등의 많은 결점을 해결할 방도가 보이지 않기 때문이다.
5. 위험성
삼플루오린화 염소는 매우 강력한 산화제로, 강철, 구리, 니켈처럼 부동태화 층을 형성하는 일부 금속을 제외한 대부분의 물질과 격렬하게 반응하여 연소나 폭발을 일으킨다. 물이나 이산화 탄소 소화기로는 진압할 수 없으며, 오히려 역효과를 낸다.[21]
액체나 기체 형태의 삼플루오린화 염소에 노출되면 인체 조직에 심각한 화학 화상 및 열 화상을 입을 수 있다.[19]
5. 1. 반응성
삼플루오린화 염소는 매우 강력한 산화제이다. 대부분의 무기 및 유기 물질과 반응성이 매우 높으며, 별도의 점화원 없이도 가연성이 없는 물질을 연소시킨다. 이러한 반응은 종종 격렬하며, 경우에 따라 폭발적이다. 강철, 구리, 니켈은 금속 플루오린화물의 부동태화 층이 형성되어 추가적인 부식을 방지하므로 소모되지 않지만, 몰리브데넘, 텅스텐, 타이타늄은 플루오린화물이 휘발성이 있어 적합하지 않다. 삼플루오린화 염소는 이리듐, 백금, 금과 같은 귀금속조차 빠르게 부식시켜 염화물과 플루오린화물로 산화시킨다.산소의 산화력을 능가하는 이러한 산화력으로 인해 삼플루오린화 염소는 불연성 및 내화성으로 여겨지는 많은 물질과 격렬하게 반응한다. 모래, 석면, 유리, 심지어 산소에서 이미 연소된 물질의 재까지 점화시킨다. 한 산업 사고에서 삼플루오린화 염소 900kg이 유출되어 30cm 두께의 콘크리트와 그 아래 90cm 두께의 자갈을 태웠다.[19][17] 삼플루오린화 염소 화재를 처리할 수 있는 유일한 화재 진압/억제 방법은 질소 또는 불활성 기체인 아르곤과 같은 불활성 기체로 화재를 덮는 것이다. 그렇지 않으면 반응이 멈출 때까지 해당 지역을 단순히 차갑게 유지해야 한다.[20] 이 화합물은 수성 억제제 및 이산화 탄소와 반응하여 역효과를 낸다.[21]
액체 또는 기체 형태의 삼플루오린화 염소에 대량 노출되면 생체 조직이 점화되어 심각한 화학 화상 및 열 화상을 입을 수 있다. 삼플루오린화 염소는 물과 격렬하게 반응하며 반응에 노출되어도 화상을 입는다. 가수 분해 생성물은 주로 플루오린화 수소와 염산이며, 반응의 발열성으로 인해 일반적으로 증기 또는 기체로 방출된다.
5. 2. 건강 위험
액체 또는 기체 형태의 삼플루오린화 염소(Chlorine trifluoride|삼플루오린화 염소영어)에 노출되면 생체 조직에 심각한 화학 화상 및 열 화상을 입을 수 있다.[19] 삼플루오린화 염소는 물과 격렬하게 반응하여 불산과 염산을 생성하며, 이 반응열로 인해 증기나 기체 형태로 방출된다.참조
[1]
웹사이트
Chlorine trifluoride
https://pubchem.ncbi[...]
National Center for Biotechnology Information
2023-07-08
[2]
웹사이트
ClF3/Hydrazine
http://www.astronaut[...]
2007-02-02
[3]
서적
CRC Handbook of Chemistry and Physics
CRC Press
[4]
서적
CRC Handbook of Chemistry and Physics
CRC Press
[5]
서적
CRC Handbook of Chemistry and Physics
CRC Press
[6]
문서
PGCH 0117
[7]
문서
Chlorine trifluoride
[8]
학술지
Silicon Etch Rate Using Chlorine Trifluoride
https://www.research[...]
2017-04-11
[9]
특허
Process for chlorine trifluoride chamber cleaning
1997
[10]
서적
Acute Exposure Guideline Levels for Selected Airborne Chemicals: Volume 5
http://books.nap.edu[...]
National Academies Press
2014-11-07
[11]
특허
Method for regenerating halogenated Lewis acid catalysts
1998
[12]
학술지
Über ein neues Chlorfluorid-CIF3
[13]
학술지
The Microwave Spectrum and Structure of Chlorine Trifluoride
[14]
문서
Greenwood&Earnshaw2nd
[15]
서적
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
2000
[16]
학술지
Cs[Cl 3 F 10 ]: A Propeller-Shaped [Cl 3 F 10 ] − Anion in a Peculiar A [5] B [5] Structure Type
2020-10-05
[17]
서적
Ignition! An Informal History of Liquid Rocket Propellants
Rutgers University Press
[18]
웹사이트
Germany 2004
http://www.bunkertou[...]
2006-06-13
[19]
웹사이트
Safetygram
https://web.archive.[...]
2006-03-18
[20]
웹사이트
Chlorine Trifluoride Handling Manual
http://www.dtic.mil/[...]
Rocketdyne
1961-09
[21]
서적
A comprehensive guide to the hazardous properties of chemical substances
Wiley-Interscience
[22]
웹사이트
Exchange Rate Between the United States Dollar and Forty Other Countries, 1913–1999
http://eh.net/hmit/e[...]
EH.net (Economic History Services)
2002
[23]
웹사이트
The Inflation Calculator
http://www.westegg.c[...]
S. Morgan Friedman's 'Webpage': Ceci N'est Pas Une Homepage
2023-07-07
[24]
학술지
A poisonous present
2005-11-24
[25]
웹사이트
"Bunker Tours" report on Falkenhagen （英語）
http://www.bunkertou[...]
[26]
웹인용
Chlorine trifluoride
https://pubchem.ncbi[...]
National Center for Biotechnology Information
2023-07-08
[27]
웹사이트
ClF3/Hydrazine
http://www.astronaut[...]
2007-02-02
[28]
서적
CRC Handbook of Chemistry and Physics
CRC Press
[29]
서적
CRC Handbook of Chemistry and Physics
CRC Press
[30]
서적
CRC Handbook of Chemistry and Physics
CRC Press
[31]
문서
PGCH 0117
[32]
문서
Chlorine trifluoride
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