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科普知识:化学里的“狂暴者”——三氟化氯

真正可怕到了传说级的东西——因为它,你碰不到。

1930年鲁夫(Ruff)和克鲁克(Krag)首先用元素氟与氯直接化合制成了三氟化氯,并且报导过它的一些性质。当时,元素氟未能大规模生产,三氟化氟又被认为是一个反应极难控制的化合物,所以直到第二次世界大战德国开始生产三氟化氯作为纵火剂。战后学者们相继系统地研究了它的物理性质,阐明了它的分子结构,并且逐渐找到了控制其反应的方法,20世纪50年代测试过用它来做火箭燃料。目前利用其从辐射性燃料中回收铀元素。

现代应用方面

在电子工业中,三氟化氯因其独特的化学结构,化学活性倾向于氟却比氟温和许多,比氟碳化合物更为环保,其全球变暖潜能值(GWP)为零,被视为理想的化学汽相淀积(LPCVD)清洗气体。

在集成电路产业,因其高反应活性,常温下即可与固体残留物生成挥发性氟化硅化合物,用三氟化氯进行清洗是一种化学蚀刻过程,在相应的高压条件下,在材料供应充足的情况下,刻蚀去除率可达10 μm/min 以上,因此,就地清洗工艺得到了广泛的应用。

毒性

大鼠吸入实验结果说明:800ppm的三氟化氯在吸入染毒15分钟时老鼠致死,ClF3染毒的结果可致严重的黏膜炎症和皮肤灼伤,继以眼角膜溃烂。

储存

三氟化氯平时是装在经过内壁氟化处理后的金属容器里面的,这是目前能暂时控制它的工业方法,只要预先经过处理形成了金属氟化物保护层,它在一些常见金属制成的容器里面还可以保持安稳。

事故方面

据资料记载,当时人们把金属容器放在干冰浴中降温,这是为了让三氟化氯在低温下更稳定一些。然而低温也让金属容器壁变脆了,结果人们迎来了灾难性的一幕:907kg冰凉的液态三氟化氯泄漏了出来。这些三氟化氯不仅烧穿了30厘米厚的混凝土地板,而且还腐蚀了下方将近一米的砾石。当然,这过程还伴随着包括氯气、氟化氢在内的大量有毒蒸汽。

一位目击者惊呼:“混凝土都着火了!”

因为三氟化氯活泼的化学性质,任何接触它的设备都必须经过仔细的清洁以及保证气密性。不幸中的万幸,它会立刻和容器内壁反应生成不再参与反应的氟化物,从而我们可以方便地贮存。

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