Chlorine trifluoride - ClF3 là chất gì? Đặc điểm, ứng dụng

Chlorine trifluoride hay ClF3 là hợp chất nguy hiểm tồn tại dưới dạng khí không màu hoặc chất lỏng màu lục có tính oxi hóa mạnh, dễ gây cháy nổ. Với tính chất nguy hiểm như vậy thì hóa chất này có ứng dụng trong đời sống cũng như phương pháp điều chế ra sao, chúng ta tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

1.  Tổng quan về Chlorine trifluoride

1.1. Chlorine trifluoride - ClF3 là chất gì?

- Chlorine trifluoride là hợp chất liên hợp halogen, ở dạng chất khí không màu hoặc chất lỏng màu vàng nhạt hoặc xanh lá cây.

- Công thức hóa học: ClF3.

- Các tên gọi khác: Chloro Trifluoride, Chlor(III) fluoride…

- Hóa chất này được sử dụng để làm sạch và khắc axit trong ngành công nghiệp bán dẫn.

Cấu tạo của hợp chất ClF3

1.2. Cấu trúc

ClF3 có hình chữ T với 1 liên kết gắn và 2 liên kết dài, phù hợp với dự đoán của lý thuyets VSEPR. Những liên kết trực Cl-F kéo dài thích hợp với liên kết siêu hóa trị. 

ClF3 tinh khiết ổn định đến 180 độ C trong các bình thạch anh. Khi vượt quá nhiệt độ này thì chúng sẽ bị phân hủy theo cơ chế gốc tự do hình thành ra các nguyên tố đơn lẻ. 

2. Các tính chất hóa học của Chlorine trifluoride

2.1. Tính chất vật lý

- Cảm quan: Tồn tại dưới dạng chất khí không màu hoặc chất lỏng vàng nhạt - xanh lá cây.

- Mùi: Thơm, hăng, khó chịu, ngột ngạt.

- Trọng lượng riêng: 4 mg/cm3.

- Khối lượng phân tử: 92,4479 g/mol.

- Nhiệt độ nóng chảy: -76,34 độ C ứng với 196,81 K hoặc -105,41 độ F.

- Nhiệt độ sôi: 11,75 độ C ứng với 284,90K hoặc 53,15 độ F.

- Phân hủy tại 180 độ C tương ứng với 356 độ F hoặc 453 K.

- Có phản ứng mãnh liệt với nước và các các hợp chất hữu cơ khác như benzen, toluen, ete, axit axetic, hexan,...

- Tạo ra chất nhạy nổ với CCl4.

- Áp suất hơi: 175 kPa.

- Độ nhớt: 91,82 μPa s.

2.2. Tính chất hóa học

- Xảy ra phản ứng hóa học với một số kim loại cho anion Cl- và F-.

- Tách P từ phosphor trichloride (PCl3) và phosphor pentafluoride (PF5).

- Tách S từ lưu huỳnh dichloride (SCl2) và lưu huỳnh tetrafluoride (SF4). 

- Xảy ra phản ứng mạnh mẽ với nước, giải phóng ra khí oxi hay oxy difluoride (OF2), hydro fluoride (HF) và hydrochloride (HCl). Phương trình diễn ra phản ứng như sau:. Oxide kim loại sẽ phản ứng để hình thành muối halogen kim loại và oxy hoặc oxy difluoride.

ClF3 + 2H2O → 3HF + HCl + O2

ClF3 + H2O → HF + HCl + OF2

- Phản ứng với oxit kim loại tạo ra muối halogen kim loại và oxy hoặc oxy difluoride.

- Đây còn là nguyên liệu chính trong quá trình điều chế urani(VI) fluoride (UF6). Chất này là 1 phần của quá trình xử lý và tái chế nhiên liệu hạt nhân bằng cách fluor hóa kim loại urani:

U + 3ClF3 → UF6 + 3ClF↑

- Trong điều kiện nhiệt độ khoảng 180 độ C, chất này sẽ bị phân huỷ để tạo thành ClF và F2. 

ClF3 → ClF + F2

3. Phương pháp điều chế Chlorine trifluoride - ClF3

Vào năm 1930, 2 nhà khoa học Ruff và Krug đã tiến hành fluor hoá chlor, vì thế mà ClF3 đầu tiên đã được tạo thành. Ngoài ra, phản ứng còn sinh ra ClF, ta có thể tách chúng ra khỏi hỗn hợp bằng quá trình chưng cất. 

3F2 + Cl2 → 2ClF3↑

4. Ứng dụng của ClF3 trong các lĩnh vực của đời sống

- Được ứng dụng để làm chất flour hoá và chống cháy cho polyme fluorocarbon. Nó được dùng để đốt cháy nhiên liệu tên lửa.

ClF3 ứng dụng để đốt cháy nhiên liệu tên lửa

- Công nghiệp bán dẫn: Được sử dụng là chất làm sạch.

- Là hoá chất quan trọng trong quá trình xử lý nhiên liệu hạt nhân để chuyển uranium thành uranium dạng khí….

- Trước đây trong thế chiến thứ 2, chất này đã được sử dụng để làm chất khí gây cháy nhưng cực kỳ nguy hiểm vì có tính sát thương rất cao và khó kiểm soát trong quá trình sử dụng.

5. Chlorine trifluoride có nguy hiểm không? 

Trong lịch sử đã ghi nhận phát xít Đức từng sản xuất ra một hóa chất cực kỳ kinh khủng có mật danh N. Vũ khí hóa học này có sức công phát cực lớn, phát nổ khi chạm nước, có thể gây chết người khi hít phải và phân hủy tạo ra axit độc hại. Không dừng lại ở đó, khi nạp chúng vào trong súng phun lửa và khai hỏa sẽ tạo ra quả cầu lửa có nhiệt độ lên tới 2400 độ C nên nó còn có tên gọi khác là ngọn lửa đến từ địa ngục. Nếu bắt lửa thì hóa chất này sẽ bị bùng cháy dữ dội, xuyên thủng vạn vật kể cả những vật dụng không bắt lửa. Đặc biệt, đám cháy ClF3 rất khó để dập tắt. 

Đám cháy khủng khiếp ClF3

Hợp chất bí ẩn này chính là Chlorine trifluoride - ClF3

Với tính chất dễ cháy nổ, độc tính cao mà hiện hóa chất này rất ít được sử dụng. Nếu tiếp xúc với chúng cần phải hết sức thận trọng. 

>> Xem thêm: Điểm danh 05 hóa chất độc hại khủng khiếp trong lịch sử

Trên đây là toàn bộ thông tin về hóa chất ClF3 cũng như những tính chất đặc trưng của nó. Nếu còn điều gì băn khoăn hoặc thắc mắc hãy để lại thông tin bên dưới bài viết để đội ngũ chuyên môn của chúng tôi giải đáp. Hãy tiếp tục theo dõi labvietchem.com.vn để theo dõi những bài viết hữu ích khác nhé. Nếu có nhu cầu mua hóa chất, thiết bị hoặc dụng cụ phòng thí nghiệm thì liên hệ ngay tới số hotline 0826 020 020 để được tư vấn nhanh nhất.