三氟化氮 | 7783-54-2

• 物质功能分类: 有机原料 - 有机氟化合物 - 其他有机氟化物
• 分子结构分类: 无机化合物 - 均质非金属化合物 - 其他非金属卤化物
• 中文名称: 三氟化氮
• 中文别名: 氟化氮
• 英文名称: nitrogen trifluoride
• CAS: 7783-54-2
• 化学式: F₃N
• 分子量: 71.0019
• InChiKey: GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  -207°C
• 沸点：
  -129°C
• 密度：
  (liq at bp) 1.885
• 溶解度：
  不溶于水
• 物理描述：
  Nitrogen trifluoride appears as a colorless gas with a moldy odor. Very toxic by inhalation. Slightly soluble in water. Corrosive to tissue. Under prolonged exposure to fire or heat the containers may rupture violently and rocket. Used to make other chemicals and as a component of rocket fuels.
• 颜色/状态：
  Colorless gas [Note: Shipped as a nonliquified compressed gas]
• 气味：
  Moldy odor
• 蒸汽密度：
  2.902
• 蒸汽压力：
  greater than 1 atm (NIOSH, 2016)
• 分解：
  Decomposed by electric sparks.
• 腐蚀性：
  Does not attack glass, mercury
• 汽化热：
  11.56 kJ/mol at -128.75 °C
• 电离电位：
  12.97 eV
• 折光率：
  Refractive Index determined in the gaseous state = 1.0004
• 稳定性/保质期：

  1. 高纯NF3几乎没有气味，但商业用NF3由于含有微量活性氟而具有刺激性气味。它是一种临界温度气体，作为热力学稳定的氧化剂，在约350℃时其反应活性相当于氧。在高温下，NF3能与多种元素反应生成N2F4和相应的氟化物。三氟化氮是一种有毒物质，主要危害是通过呼吸道吸入中毒。

  2. 稳定性：稳定

  3. 禁配物：还原剂、易燃或可燃物

  4. 应避免接触的条件：受热

  5. 聚合危害：不会发生聚合

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  1.9
• 重原子数：
  4
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  3.2
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  4

ADMET

毒理性

• 毒性总结

氮三氟化物是一种无色气体，有霉味。它在电子制造业中用作清洗气室的气体。由于氮三氟化物在常温下易于处理，因此在高功率化学激光器中，它比F2更受欢迎。它还是高能量燃料和化学合成的氧化剂。人类暴露和毒性：氮三氟化物是一种简单的窒息剂。五名志愿者在100和500 ppm的氮三氟化物浓度下暴露2到3分钟。在100 ppm时没有检测到气味，但在500 ppm时，五人中有一个人报告能检测到气味。动物研究：氮三氟化物具有中等的急性吸入毒性，可导致由于高铁血红蛋白血症引起的缺氧死亡。急性吸入还会导致一些大鼠肝脏和肾脏的轻微组织学变化，以及脾脏的肿大和变黑。在大鼠急性吸入后，血清谷氨酸-草酰乙酸转氨酶水平基本上未受影响。在9600 ppm氮三氟化物中暴露60分钟后存活的狗表现出海因茨体包含溶血、贫血、红细胞压积降低、血红蛋白降低、红细胞计数减少，以及与高铁血红蛋白形成导致的组织毒性缺氧的临床症状。在29天内接受9次腹腔注射10 mL氮三氟化物气体的兔子表现出脾脏肿大、肝脏病理变化和心肌变性。

IDENTIFICATION AND USE: Nitrogen trifluoride is a colorless gas with a moldy odor. It is used as a chamber-cleaning gas in the manufacture of electronics. Nitrogen trifluoride is preferred to F2 in high-power chemical lasers because of its ease of handling at ambient temperatures. It is also an oxidizer for high-energy fuels, chemical synthesis. HUMAN EXPOSURE AND TOXICITY: Nitrogen trifluoride is a simple asphyxiant. Five volunteers were exposed to nitrogen trifluoride at concentrations of 100 and 500 ppm for 2 to 3 minutes. No odor was detected at 100 ppm, but one of the five reported the odor detectable at 500 ppm. ANIMAL STUDIES: Nitrogen trifluoride has a moderate acute inhalation toxicity causing anoxic deaths due to methemoglobinemia. Acute inhalation also results in slight histologic changes in the liver and kidneys of some rats and enlargement and darkening of the spleen. Serum glutamic-oxaloacetic transaminase levels in the rats were essentially unaffected after acute inhalation. Dogs surviving exposure at 9600 ppm for 60 minutes exhibited Heinz body-included hemolysis, anemia, decreased hematocrit, decreased hemoglobin, reduced red blood cell count, and clinical signs consistent with histotoxic anoxia as a result of methemoglobin formation. Rabbits that received 9 intraperitoneal injections of 10 mL of nitrogen trifluoride gas in 29 days showed enlarged spleens, pathologic changes in the liver, and myocardial degeneration.

来源:Hazardous Substances Data Bank (HSDB)

毒理性

• 暴露途径

该物质可以通过吸入被身体吸收。

The substance can be absorbed into the body by inhalation.

来源:ILO-WHO International Chemical Safety Cards (ICSCs)

毒理性

• 暴露途径

吸入

inhalation

来源:The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)

毒理性

• 症状

在动物中：缺氧，发绀；高铁血红蛋白血症；乏力（虚弱，疲劳），眩晕，头痛；肝脏、肾脏损伤。

In Animals: anoxia, cyanosis; methemoglobinemia; lassitude (weakness, exhaustion), dizziness, headache; liver, kidney injury

来源:The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)

毒理性

• 靶器官

血液，肝脏，肾脏

Blood, liver, kidneys

来源:The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)

安全信息

• 职业暴露等级：
  A
• 职业暴露限值：
  TWA: 10 ppm (29 mg/m3)
• 危险等级：
  2.2
• 立即威胁生命和健康浓度：
  1,000 ppm
• 危险品标志：
  O
• 安全说明：
  S17,S23,S38
• 危险类别码：
  R8
• 海关编码：
  28129011
• 危险类别：
  2.2
• 危险品运输编号：
  2451
• 储存条件：
  1. 在70℃以下，NF3气体对普通金属无腐蚀作用。因此，在此温度下，钢、铜、镍、铝和不锈钢均可用作包装材料。使用钢瓶或铝合金瓶充装时，每两年需检验一次，并按有毒高压液化气体的规定进行运输。国外允许通过汽车和火车运输，但禁止飞机运输。气瓶充装系数不应超过0.01。 2. 储存注意事项：储存于阴凉、通风的专用库房内，远离火源和热源，库温不宜超过30℃。与易燃物、还原剂及食用化学品分开存放，避免混储。储存区域应配备相应的泄漏应急处理设备。

SDS

第一部分：化学品名称

制备方法与用途

理化性质

三氟化氮的化学式为NF3。它是一种无色、无臭且性质稳定的液化气体，不溶于水和碱，化学性质较为惰性，但在高温下可与金属或非金属反应，并能与油及脂肪发生作用；当与氢气激烈接触时也会产生剧烈反应。高纯度的三氟化氮几乎没有气味，它是一种热力学稳定性的氧化剂，在350℃左右会分解为二氟化氮和氟气，表现出类似于氟的性质。在用作氧化剂的过程中，三氟化氮不仅能够提供反应所需的氧化环境，还能够作为二氟化氮自由基的来源。

包装

常见的包装方式有两种：20公斤/44升钢瓶以及8至14吨装的ISO管束槽。

毒性

三氟化氮具有较强的毒性，类似于氟化物和氢氟酸。急性毒性测试结果显示，大鼠吸入LC50值为176pPM（lh）。根据美国规定，在作业环境中空气中最高容许浓度为10pPM（30mg/m³）。

背景

我国的三氟化氮研究始于20世纪80年代，主要机构为中国船舶重工集团718研究所。自上世纪末随着经济的发展，三氟化氮产业化的研究迅速发展，并且在电子工业中得到了广泛应用。近年来，在电子工业迅猛发展的推动下，国内生产线相继投产，制造水平已与国外发达国家相当。

用途 微电子工业

• 等离子蚀刻气体：三氟化氮作为微电子工业中的优良蚀刻气体，用于硅和氮化硅的蚀刻。相比四氟化碳及四氟化碳与氧气混合物，它具有更高的蚀刻速率和选择性，并且不会在表面留下残留物质。
• 清洗剂：可作为化学蒸汽沉积（CVD）箱的清洗剂，在半导体工业中逐渐取代全氟烃（PFC），减少约90%的污染物排放量并提高30%的清洗设备能力。

显示器制造

• 蚀刻与加工：可用于液晶显示器(LCD)的蚀刻和加工过程。

太阳能电池制造

• 蚀刻与清洗气体：在太阳能电池生产中广泛应用，用于蚀刻和清洁工序。

生产方法

目前工业上主要采用两条路线：

1. 合成法：将氟化氢铵加热，在镍制反应器中直接进行氟化反应。
2. 电解法：在特定温度下对熔融的氟化氢铵进行电解，阳极产生三氟化氮而阴极则产生氢气。

中国主要采用这两种方法中的至少一种来生产三氟化氮。

类别

• 有害气体
• 毒性分级：中毒

急性毒性

• 大鼠吸入LC50: 6700 PPM/1小时；小鼠吸入LC50: 2000 PPM/4小时

可燃性危险特性

• 遇氢气、油脂助燃；
• 受热分解生成有毒的氟化物和氮氧化物气体。

储运特性

• 库房应通风干燥，轻装轻卸；
• 与氢气、还原剂及油脂分开存放。

灭火剂

• 雾状水、泡沫

职业标准

• 时间加权平均容许浓度（TWA）29毫克/立方米
• 短时间接触容许浓度（STEL）29毫克/立方米

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  三氟化氮 在 铜 作用下， 生成 四氟代肼
  参考文献：
  名称：

  AuF5 配合物与氟化氮和氧氟化物的振动光谱

  摘要：

  研究了 AuF5 与氟化氮 (NF3, N2F4) 和氟氧化物 (FNO, NF3O) 配合物的振动光谱和结构特征。进行了固相和无水 HF 溶液中的振动频率分配。由于晶体场和阳离子-阴离子相互作用的影响，X+AuF6− (X = NF4+, N2F3+, NO+, NOF2+) 振动光谱的显着特征与阳离子和六氟金酸盐阴离子的结构转变有关。

  DOI：

  10.1007/s11172-012-0073-y
• 作为产物：
  描述：

  dinitrogen difluoride 在 fluorine 作用下， 生成 三氟化氮
  参考文献：
  名称：

  通过直接氟化来氟化无机或有机化合物的工艺

  摘要：

  本发明涉及氟化气体的用途，其中单质氟(F2)以高浓度存在，例如单质氟(F2)的浓度，特别是等于远远高于15体积％或甚至20体积％(即，至少15体积％或甚至20体积％)，并涉及一种使用氟化气体通过直接氟化制造氟化化合物的工艺，其中单质氟(F2)以高浓度存在。本发明的工艺涉及通过直接氟化制造除氟化苯以外的氟化化合物，特别是本发明涉及制备用于农业、制药、电子、催化剂、溶剂和其它功能性化学应用中的氟化有机化合物、终产物和中间体。本发明的氟化工艺可以分批或以连续方式进行。如果本发明的工艺分批进行，则可以使用柱式(塔式)反应器。如果本发明的工艺是连续的，则可以使用微反应器。

  公开号：

  CN111349018A
• 作为试剂：
  描述：

  羰基硫 、 甲基三氟硅烷 在 三氟化氮 作用下， 生成 乙烯酮 、 thioketene
  参考文献：
  名称：

  A gas-phase anionic analog of the wittig reaction. An ion cyclotron resonance study of the gas-phase ion chemistry of silyl carbanions

  摘要：

  AbstractGas‐phase ion–molecule reactions of a variety of fluorosilyl carbanions with compounds containing double bonds to oxygen, XO, have been examined using pulsed ion cyclotron resonance spectroscopy. The predominant reaction channel observed for species not containing acidic hydrogens is a Wittig‐like process involving SiO bond formation and elimination of XCH2 species. The gas‐phase acidity of F3Si(CH3) has been determined and those of F2Si(CH3)2 and FSi(CH3)3 have been estimated. From the fluoride transfer reactions of F3SiCH2− the fluoride affinity of F2SiCH2 has been estimated and limits on the π bond strength in this silaethene obtained. Potential analytical applications of the Wittig reactivity have been discussed.

  DOI：

  10.1002/oms.1210230907

文献信息

• Thorium Fluorides ThF, ThF₂, ThF₃, ThF₄, ThF₃(F₂), and ThF₅^– Characterized by Infrared Spectra in Solid Argon and Electronic Structure and Vibrational Frequency Calculations
  作者：Lester Andrews、K. Sahan Thanthiriwatte、Xuefeng Wang、David A. Dixon

  DOI：10.1021/ic401107w

  日期：2013.7.15

  Reactions of laser-ablated Th atoms with F2 produce ThF4 as the major product based on agreement with matrix spectra recorded of the vapor from the solid at 800–850 °C. Weaker higher-frequency bands at (567.2, 564.8), (575.9, 575.1), and (531.0, 528.4) cm–1 in argon are assigned to ThF, ThF2 and ThF3, ThF3(F2) on the basis of their chemical behavior upon increasing reagent concentrations, annealing

  激光烧蚀的Th原子与F 2的反应产生ThF 4作为主要产物，这是与在800–850°C下记录的来自固体的蒸气的基质光谱相一致的结果。在（567.2、564.8），（575.9、575.1）和（531.0、528.4）cm –1的氩中较弱的较高频段根据以下条件分配给ThF，ThF 2和ThF 3，ThF 3（F 2）：随着试剂浓度的增加，退火和辐照，NF 3，OF 2的使用，它们的化学行为，并将HF作为F原子源，并与在DFT / B3LYP和CCSD（T）级别上计算的频率进行比较，并在Th上设置较大的分段+ ECP基础，在F上设置aug-cc-pVTZ基础。 460 cm –1的较宽谱带被分配给ThF 5 –阴离子。三方-双锥THF 5 -阴离子（7.17电子伏特的计算电子脱离能量）在THF的费用的增加3（F 2）和F 3 -上充满汞弧照射。通过计算显示，[ThF 3 + ] [F 2 – ]是具有侧键F
• Dinitrogen Difluoride Chemistry. Improved Syntheses of <i>cis</i>- and <i>trans</i>-N₂F₂, Synthesis and Characterization of N₂F⁺Sn₂F₉⁻, Ordered Crystal Structure of N₂F⁺Sb₂F₁₁⁻, High-Level Electronic Structure Calculations of <i>cis</i>-N₂F₂, <i>trans</i>-N₂F₂, F₂N═N, and N₂F⁺, and Mechanism of the <i>trans−cis</i> Isomerization of N₂F₂
  作者：Karl O. Christe、David A. Dixon、Daniel J. Grant、Ralf Haiges、Fook S. Tham、Ashwani Vij、Vandana Vij、Tsang-Hsiu Wang、William W. Wilson

  DOI：10.1021/ic100471s

  日期：2010.8.2

  for the trans−cis isomerization of N2F2 has a barrier of 60 kcal/mol and involves rotation about the N═N double bond. This barrier is substantially higher than the energy required for the dissociation of N2F2 to N2 and 2 F. Therefore, some of the N2F2 dissociates before undergoing an uncatalyzed isomerization, with some of the dissociation products probably catalyzing the isomerization. Furthermore, it

  N 2 F +盐是N 5 +化合物合成中的重要前体，并且据报道，更好的方法可以大规模生产。一个新的，临界稳定Ñ 2 ˚F +盐，N 2 ˚F + Sn的2 ˚F 9 - ，制备和表征。对于N获得的有序晶体结构2 ˚F + Sb的2 ˚F 11 - ，导致个体N≡N和N-F键的距离N的第一观察2 ˚F +在固相中。观察到的N≡N和N-F键距离分别为1.089（9）和1.257（8）Å，是实验中观察到的最短的N-N和N-F键。在CCSD（T）级别上使用相关一致的基集外推到完整的基极极限的高级电子结构计算表明，在298 °C时，顺式-N 2 F 2比反式N 2 F 2稳定1.4 kcal / mol。 K.计算结果还表明，N 2 F 2的反式顺式异构化的最低未催化途径具有60 kcal / mol的势垒，并涉及围绕N═N双键的旋转。该势垒大大高于将N 2 F 2分解为N 2和2 F所需的能量。因此，一些N
• Identification by Raman spectroscopy of various weak oxygen-bridged donor–acceptor adducts of arsenic and antimony pentafluorides; a reversal of the usual Lewis acidities of these pentafluorides towards sulphuryl fluoride
  作者：Grace S. H. Chen、Jack Passmore

  DOI：10.1039/dt9790001257

  日期：——

  compounds POF3, SO2, SOF2, and COF2 form 1 : 1 oxygen-bridged adducts with AsF5 and SbF5 as shown from their Raman spectra obtained at various temperatures. The base strength of the donors appears to decrease in the given order. Sulphuryl fluoride behaves as a still weaker base; however, Raman spectra show the formation of an oxygen-bridged 1 : 1 adduct with AsF5, but not SbF5, a reversal of the usual Lewis

  如从在不同温度下获得的拉曼光谱所示，化合物POF 3，SO 2，SOF 2和COF 2与AsF 5和SbF 5形成1：1的氧桥加合物。供体的基本强度似乎以给定顺序降低。氟化硫的碱仍然较弱。然而，拉曼光谱显示形成了带有AsF 5的氧桥1：1加合物，但没有形成SbF 5，这是通常的Lewis酸度的逆转。
• Infrared spectra and density functional calculations of triplet pnictinidene N÷ThF3, P÷ThF3 and As÷ThF3 molecules
  作者：Xuefeng Wang、Lester Andrews

  DOI：10.1039/b909576d

  日期：——

  ThF(3), which are trapped in solid argon and identified from infrared spectra and comparison to computed vibrational frequencies. Density functional theory calculations for these lowest energy triplet state products converge essentially to C(3v) symmetry structures. Spin density calculations show that the two unpaired electrons are mostly localized in nitrogen 2p, phosphorus 3p, or arsenic 4p orbitals

  ium原子与NF（3），PF（3）和AsF（3）反应生成第一个act系元素三重态氧化亚锡分子，N除以ThF（3），P除以ThF（3），而As除以ThF （3）被捕获在固体氩气中，并从红外光谱中识别出来，并与计算出的振动频率进行比较。这些最低能量三重态产物的密度泛函理论计算基本上收敛到C（3v）对称结构。自旋密度计算表明，两个不成对的电子大部分位于氮2p，磷3p或砷4p轨道中。尽管th具有较小的自旋密度，但基于DFT自然键轨道分析，弱的简并pi（α）分子轨道完全由末端N，P或As组成。这与HC除以ThF（3）相反，
• Preparation of Tellurium-Nitrogen containing Moieties in Ionic Chainmolecules, Heterocycles, as well as (CF3Se)2Te, (CF3S)2Se, and (CH3)2Te(X)Y (X = Y = NCO, NSO; X = Cl, Y = NSO)
  作者：Jürgen Dworak、Alois Haas、Eike Hoppmann、Alexandra Olteanu、Klaus Merz、Mike Schäfers

  DOI：10.1002/1521-3749(200112)627:12<2639::aid-zaac2639>3.0.co;2-v

  日期：2001.12

  Darstellung von Tellur-Stickstoff-Einheiten in ionischen Kettenmolekulen, Heterozyklen sowie (CF3Se)2Te, (CF3S)2Se und (CH3)2Te(X)Y (X = Y = NCO, NSO; X = Cl, Y = NSO) Umsetzungen von Cl2Te(NSO)2; Cl6Te2N2S und Cl2Te(NSN)2TeCl2 mit MCl3 fuhrten zu [(Cl2Te)2N+][MCl4–] (M = Ga, Al, Fe). Mit M′Cl3 entstanden neben [(Cl2Te)2N+][M′Cl4–] die schwefelhaltigen Substanzen [ClTeNSNS+][M′Cl4–] (M = Al, Fe). Die R

  Cl2Te(NSO)2、Cl6Te2N2S 和 (N=S=N)2TeCl2 与 MCl3 之间的反应提供了化合物 [( )2N+][MCl4–]（M = Ga、Al、Fe）。用 M'Cl3 处理 Cl6Te2N2S 除了产生 [( )2N+][M'Cl4–] (M' = Al, Fe) 含硫化合物 [ClTeNSNS+][M'Cl4–]。[ClTeNSNS+][FeCl4–] 的结构是通过 X 射线结构分析建立的。使用 Te(NSO)2 和 CF3SCl，通过 (NSO)2，形成了已知的化合物 Te2NCl5。从 TeF4 和 [(CH3)3Si]2NH 获得四氟二碲二氮杂环丁烷，用 ( )3SiCl 处理后得到相应的氯化衍生物。此外， NSNS 和 CF3C(O)OAg 之间的复分解反应产生 [CF3C(O)O]2TeSNSN。类似地，( )2Te(NSO)2–xClx

表征谱图