Trifluorure de chlore
| Trifluorure de chlore | |
| Identification | |
|---|---|
| No CAS | |
| No ECHA | 100.029.301 |
| No CE | « 3 » dans L'Encyclopédie canadienne, Historica Canada, 1985–. |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | ClF3 |
| Masse molaire[1] | 92,448 ± 0,002 g/mol Cl 38,35 %, F 61,65 %, |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | −76,31 °C |
| T° ébullition | 11,8 °C |
| Masse volumique | 3,57 kg/m3 à 0 °C |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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Le trifluorure de chlore est le composé chimique de formule ClF3. C'est un gaz incolore, très oxydant et extrêmement réactif, corrosif et toxique, qui se condense en un liquide jaune verdâtre. C'est sous sa forme liquide pressurisée à température ambiante qu'on le trouve le plus souvent sur le marché. On s'en sert surtout dans le nettoyage industriel et pour les gravures chimiques dans l'industrie des semiconducteurs[2],[3], et dans quelques autres processus industriels[4]. Il est notamment utilisé dans le traitement du combustible nucléaire[5], où il permet de produire l'hexafluorure d'uranium UF6, composé aux propriétés physiques intéressantes du point de vue des procédés d'enrichissement de l'uranium :
- U + 3 ClF3 → UF6 + 3 ClF
Il a été préparé pour la première fois en 1931 par deux chimistes allemands, O. Ruff et H. Kug, par réaction du fluor sur le chlore, ce qui produisit également du monofluorure de chlore ClF, séparé du trifluorure par distillation[6] :
- 3 F2 + Cl2 → 2 ClF3
La molécule ClF3 a une forme en T, que la théorie VSEPR permet bien d'expliquer :
- l'atome de chlore est au centre de la molécule
- l'une des trois positions équatoriales est occupée par un atome de fluor lié au chlore par une liaison covalente
- les deux autres positions équatoriales sont occupées chacune par un doublet non liant
- les deux positions axiales sont occupées chacune par un atome de fluor formant, avec l'atome de chlore central, une liaison à trois centres et quatre électrons.
Les trois atomes de fluor sont donc liés au chlore par des liaisons de type différent, ce qui se traduit par des longueur de liaison différentes :
- ~ 159,8 pm pour la liaison Cl-F équatoriale (covalente)
- ~ 169,8 pm pour les liaisons Cl-F axiales (qui participent à la liaison 3c-4e)
Le trifluorure de chlore pur est stable jusqu'à 180 °C, mais se décompose en fluor et en chlore au-dessus de cette température.
Notes et références
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Hitoshi Habuka, Takahiro Sukenobu, Hideyuki Koda, Takashi Takeuchi, and Masahiko Aihara, « Silicon Etch Rate Using Chlorine Trifluoride », Journal of the Electrochemical Society, vol. 151, no 11, , G783–G787 (DOI 10.1149/1.1806391)
- United States Patent 5849092 "Process for chlorine trifluoride chamber cleaning"
- United States Patent 6034016 "Method for regenerating halogenated Lewis acid catalysts"
- (en) (BEST) Board on Environmental Studies and Toxicology, Acute Exposure Guideline Levels for Selected Airborne Chemicals: Volume 5 (citation at the National Academies Press), Washington D.C., National Academies Press, (ISBN 0-309-10358-4), p. 40
- Otto Ruff, H. Krug, « Über ein neues Chlorfluorid-CIF3 », Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, vol. 190, no 1, , p. 602–608 (DOI 10.1002/zaac.19301900127)
