Chlortrifluorid
chemische Verbindung
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Chlortrifluorid ist eine Interhalogenverbindung. Es handelt sich um ein farbloses, giftiges, stechend riechendes, ätzendes Gas, das in feuchter Luft weiße Nebel entwickelt. Es ist wie alle Interhalogenverbindungen sehr reaktionsfreudig.
| Strukturformel | ||||||||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Chlortrifluorid | |||||||||||||||
| Andere Namen |
Chlor(III)-fluorid | |||||||||||||||
| Summenformel | ClF3 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
farbloses bis hellgelbes Gas mit süßlichem Geruch; als Flüssigkeit gelbgrün; als Feststoff farblos[1] | |||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 92,45 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
gasförmig | |||||||||||||||
| Dichte | ||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||
| Siedepunkt |
11,8 °C[1] | |||||||||||||||
| Dampfdruck | ||||||||||||||||
| Löslichkeit |
hydrolysiert in Wasser[1] | |||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| MAK |
Schweiz: 0,1 ml·m−3 bzw. 0,4 mg·m−3[2] | |||||||||||||||
| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
Eigenschaften
Chlortrifluorid ist ein farbloses bis hellgelbes Gas, das bei ca. 12 °C in den flüssigen Zustand übergeht und bei −76,3 °C erstarrt. Die kritische Temperatur liegt bei 174,0 °C, der kritische Druck bei 57,8 bar und die kritische Dichte bei 0,548 g·cm−3.[1] Das Gas hat in verdünnter Form einen süßlichen, in höherer Konzentration stark reizenden Geruch. Mit Wasser reagiert Chlortrifluorid explosionsartig unter Sauerstofffreisetzung. Chemisch verhält sich Chlortrifluorid wie ein starkes Oxidationsmittel, es greift Metalle unter Fluoridbildung an. Die weitere Reaktion mit Metallen hängt davon ab, ob die gebildete Fluoridschicht stabil ist; bei Kupfer ist dies der Fall, so dass die Herstellung in Kupfergefäßen erfolgt. Nichtmetalle bilden keine Schutzschicht, sondern werden in Brand gesetzt. Glas zerstört es sofort, in Gegenwart von Feuchtigkeitsspuren Quarz ebenfalls. Organische Stoffe reagieren meist unter Feuererscheinung.[3]
Chlortrifluorid greift auch die Füllstoffe der Atemschutzfilter (Aktivkohle) an.
Verwendung
Chlortrifluorid kann zur Fluorierung verwendet werden.[4] Aufgrund der leichteren Handhabung im Vergleich mit Fluor wird es als Fluorierungsmittel in der Uranhexafluorid-Herstellung eingesetzt.[4] Darüber hinaus wird es bei der Herstellung von Mikroelektronik und Sensoren verwendet.[5]
Im Zweiten Weltkrieg wurde es unter der Deckbezeichnung „N-Stoff“ in Deutschland produziert, wobei die Verwendung als Kampfstoff oder als brandstiftendes Mittel in Erwägung gezogen wurde. Der hohe Energiegehalt der Verbindung und ihr Siedepunkt legen den Einsatz als lagerfähiger, hochenergetischer Oxidator in der Raketentechnik nahe, jedoch kam diese Anwendung aufgrund von Handhabungsproblemen[6] nie über das Versuchsstadium hinaus.[7]
Chlortrifluorid wird zur Trennung von U-Pu-Spaltprodukten in der Kerntechnik verwendet. Es entstehen nichtflüchtiges PuF4 und flüchtiges UF6, welches abdestilliert werden kann.[8]
![{\displaystyle {\mathrm {U} {}+{}3\,\mathrm {ClF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {UF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}{}+{}3\,\mathrm {ClF} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/abf38c941b5900d64517a60497ba512398e56c4d)
Toxikologie
Als Inhalationsgift wirkt es auf den gesamten Atemtrakt. Die Folgen sind Aufblähungen und Schwellungen der Lunge, Verätzungen der oberen Atemwege bis hin zur eitrigen Bronchitis. Hohe Konzentrationen führen zu starkem Reizhusten und schwersten Lungenschädigungen. Gasförmiges Chlor(III)-fluorid greift die Augen sehr stark an; die Schädigungen führen zur Hornhauttrübung.