Trifluoruro de nitrógeno

El trifluoruro de nitrógeno es el compuesto inorgánico con la fórmula de NF3. Este compuesto de nitrógeno y flúor es un gas incoloro, tóxico, inflamable e inodoro. Se usa, cada vez con mayor frecuencia, como un grabador en la microelectrónica.

Aplicaciones

El trifluoruro de nitrógeno se utiliza en el grabado de plasma de obleas de silicio. Se trabaja de manera preponderante en la limpieza de las cámaras de PECVD en la producción de alto volumen de pantallas de cristal líquido y de película delgada basadas en células solares de silicio. En estas aplicaciones el NF3 es inicialmente desglosado "in situ", por un plasma. El flúor que resulta átomos son los agentes activos de limpieza que atacan el polisilicio, nitruro de silicio y óxido de silicio. El trifluoruro de nitrógeno se puede utilizar también con siliciuro de tungsteno y tungsteno producido por enfermedades cardiovasculares. EL NF3 ha sido considerado como un sustituto ambientalmente preferible para el hexafluoruro de azufre o los perfluorocarbonos como hexafluoroetano. El proceso de utilización de los productos químicos aplicados en los procesos de plasma suele ser inferior al 20%. Por lo tanto algunos de los PFC y también de la NF3 siempre escapan a la atmósfera. Los sistemas modernos de reducción de los gases puede reducir dichas emisiones. Recientemente los elementos del flúor ha sido presentado como un reemplazo de medio ambiente para el trifluoruro de nitrógeno en el del-arte de alto volumen de fabricación de estado de las pantallas planas y la fabricación de células solares. El trifluoruro de nitrógeno también se utiliza en el deuterio y el láser de fluoruro fluoruro de hidrógeno, que son los tipos de láseres químicos. Se prefiere al flúor de gas debido a sus propiedades de fácil manejo, lo que refleja su considerable estabilidad. Es compatible con el acero y Monel, así como diversos plásticos.

Síntesis y Reactividad

El NF3 es un raro ejemplo de un fluoruro binario que no se puede preparar directamente de los elementos (es decir, N2 no reacciona con F2). Casi todos los demás elementos de la tabla periódica reaccionan directamente, a menudo violentamente, con flúor. Después de la primera de intentar la síntesis en 1903, Otto Ruff elaboro 25 años después, trifluoruro de nitrógeno por la electrólisis de una mezcla fundida de fluoruro de amonio y fluoruro de hidrógeno. Esto resultó ser mucho menos reactivo que el tricloruro de nitrógeno. Hoy en día, está dispuesto tanto por la reacción directa de amoniaco y el flúor y por una variación del método de Ruff. Se presenta en botellas a presión.

Reacciones

El NF3 es ligeramente soluble en agua sin sufrir reacción química. Es no básica con un bajo momento dipolar de 0,2340 D. Por el contrario, el amoníaco es básico y muy polares (1,47 D). Esta diferencia surge de los átomos de flúor en calidad de retirada de los grupos de electrones, que atrae a prácticamente todos los electrones par solitario en el átomo de nitrógeno. NF3 es un oxidante potente pero lento. Se oxida el cloruro de hidrógeno con el cloro: 2 NF3 + 6 HCl → 6 HF + N2 + 3 Cl2 Se convierte en tetrafluorohydrazine al entrar en contacto con los metales, pero sólo a altas temperaturas: 2 NF3 → Cu + N2H4 + CuF2 NF3 reacciona con el flúor y el pentafluoruro de antimonio para dar la tetrafluoroammonium sal: NF3 + F2 + SbF5 NF → + 4 SbF - 6

De gases de efecto invernadero

El NF3 es un gas de efecto invernadero, con un potencial de calentamiento global (GWP) 17 200 veces mayor que la de CO2 en comparación con más de un año del período 100. Su potencial de calentamiento atmosférico se coloca en segundo lugar solamente a SF6 en el grupo de Kyoto ,reconoce los gases de efecto invernadero, a pesar de NF3 no está incluido en ese grupo. Se tiene un estimado de permanencia en la atmósfera de 740 años, aunque otros trabajos sugieren un menor tiempo de vida ligeramente de 550 años (y un potencial de calentamiento atmosférico correspondiente de 16.800). Aunque el NF3 tiene un alto potencial de calentamiento atmosférico, durante mucho tiempo su forzamiento radiativo en la atmósfera de la Tierra ha supuesto a ser pequeños, suponiendo falsamente que sólo pequeñas cantidades son liberadas a la atmósfera. Las aplicaciones industriales del NF3 rutinariamente se descomponen, mientras que en los últimos compuestos utilizados anteriormente regulados, como el SF6 y PFC fueron puestos en libertad a menudo. La investigación reciente ha puesto en duda las hipótesis anteriores. Las aplicaciones de alto volumen, tales como DRAM producción memoria del ordenador, la fabricación de pantallas planas y la escala de producción grande de película delgada células solares en regiones con insuficiente conciencia ecológica sigue aumentando las emisiones de NF3. Desde 1992, cuando a menos de 100 toneladas se producen, la producción ha crecido a un estimado de 4.000 toneladas en 2007 y se prevé que aumente de manera significativa. La producción mundial de NF3 se espera llegar a 8.000 toneladas al año de aquí a 2010. Se estima que 2% de la producción de NF3 es liberado a la atmósfera. Robson prevé que la concentración atmosférica máxima es de menos de 0,16 partes por billón (ppb) en volumen, que ofrecerá menos de 0.001 Wm-2 de IR forzar. En un trabajo de la Institución Scripps de Oceanografía, científicos determinaron más tarde que la media de la troposfera concentración global de NF3 se ha incrementado casi exponencialmente, de alrededor de 0,02 ppm (partes por trillón, fracción mol de aire seco) en el inicio de la medida récord en 1978, a un 01 de julio 2008 el valor de 0.454 ppm, con una tasa de crecimiento de año ppt 0.053-1, o alrededor del 11% al año, y un gradiente de interhemisférica que es consistente con estas emisiones se producen mayoritariamente en el hemisferio norte , como se esperaba. Esta tasa de aumento corresponde a cerca de 620 toneladas métricas / año de 2009, NF3 de las emisiones a nivel mundial, o alrededor del 16% de la NF3 estimación de la producción de 4000 toneladas métricas por año-1. Se trata de un porcentaje significativamente más alto que se ha estimado por la industria, y por lo tanto fortalece el caso de un inventario de NF3 de producción y de regular sus emisiones.

Efectos en los humanos

Contacto con la piel con el NF3 no es peligroso, y es un irritante relativamente menores a las membranas mucosas y los ojos. Es un irritante pulmonar con una toxicidad comparable con los óxidos de nitrógeno, y la sobreexposición por inhalación provoca la conversión de la hemoglobina en la sangre a metahemoglobina, que puede conducir a la condición de metahemoglobinemia.