Tricloruro de nitrógeno
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Tricloruro de nitrógeno. (NCl3), también conocido como tricloroamina es un líquido de color amarillo, aceitoso, de olor acre se encuentra más comúnmente como un subproducto de las reacciones químicas entre los derivados de amoníaco y el cloro.
Sumario
Propiedades
- Propiedades del gas:
- Peso Molecular: 71.019 g/mol
Fase Sólida
Punto de fusión: -206.69 oC Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto de fusión) : 5.603 kJ/kg
Fase líquida
- Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 1537.863 kg/m3
- Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 oC (59 oF)) : 510.1 vol/vol
- Punto de ebullición (1.013 bar) : -129.01 oC
- Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 162.708 kJ/kg
- Punto Crítico
- Temperatura Crítica: -39.15 oC
- Presión Crítica: 44.61 bar
- Densidad Crítica: 562.47 kg/m3
- Punto triple
- Temperatura del punto triple: -206.69 oC
- Presión del punto triple: 1.854E-06 bar
Fase gaseosa
- Densidad del Gas (1.013 bar y 0 oC (32 oF)): 6.2404 kg/m3
- Densidad del Gas (1.013 bar y 15 oC (59 oF)): 3.0158 kg/m3
- Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 oC (59 oF)): 0.99594
- Gravedad específica (aire = 1): 2.46
- Volumen Específico (1.013 bar y 21 oC (70 oF)) : 0.3432 m3/kg
- Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1 bar y 25 oC (77 oF)): 0.0536 kJ/(mol.K)
- Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1.013 bar y 15.6 oC (60 oF)): 0.0451 kJ/(mol.K)
- Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1.013 bar y 15.6 oC (60 °F)): 1.1876
- Viscosidad (1.013 bar y 0 oC (32 oF)): 1.8123E-04 Poise
- Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 oC (32 oF)): 16.023 mW/(m.K)
- Misceláneos
- Solubilidad en agua (20 oC y 1 bar) : 0.021 vol/vol
Obtención
El compuesto se prepara por tratamiento de sales de amonio, tales como nitrato de amonio con cloro: 4 NH3 + 3 Cl2= NCl3 + 3 NH4Cl
Los intermedios de esta conversión incluyen cloraminas y dicloramina, NH2Cl y NHCl2, respectivamente. Al igual que el amoníaco, NCl3 es una molécula piramidal. Las distancias N-Cl son 1,76 y los ángulos de Cl-N-Cl son 107. Es un raro ejemplo de un compuesto binario que no se puede preparar directamente de los elementos (es decir, el Nitrógeno no reacciona con el Flúor).
Casi todos los demás elementos de la tabla periódica reaccionan de manera directa, a menudo violentamente, con flúor.
Después del primer intento 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.
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. 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 trifluoruro de nitrógeno también se utiliza en el deuterio y el láser de fluoruro de hidrógeno, que son los tipos de láser químicos.
Reacciones
A pesar de las similitudes de las electronegatividades de Pauling de nitrógeno y cloro, esta molécula es muy polares con cargas negativas que residen en el nitrógeno. Así que el nitrógeno en NCl3 a menudo se considera que tiene el estado de oxidación -3 y los átomos de cloro se considera que está en el estado de oxidación 1. La mayoría de su reactividad es consistente con esta descripción. Se hidroliza con agua caliente para liberar amoniaco y ácido hipocloroso. NCl3 + 3 H2O? NH3 + 3 HOCl
Gas contaminante
El trifluoruro de nitrógeno es un gas de efecto invernadero con un potencial de calentamiento global sumamente alto (posee un índice GWP 17,200 veces mayor que la del dióxido de carbono (CO2) en comparación con más de un año del período 100). Su potencial de calentamiento atmosférico se coloca en segundo lugar solamente superado por el hexafluoruro de azufre.
Efectos en humanos
El tricloruro de nitrógeno puede irritar las membranas mucosas, es gas lacrimógeno, pero nunca se ha utilizado como tal. La sustancia pura es un explosivo peligroso, siendo sensible a la luz, el calor, incluso shock moderado y los compuestos orgánicos. Pierre Louis Dulong en 1812 perdió dos dedos y un ojo en dos explosiones. Una explosión NCl3 dejó ciego a Sir Humphry Davy temporalmente, induciéndolo a contratar Michael Faraday como un compañero de trabajo.
En 2006, los investigadores belgas informaron de una posible relación entre NCl3 y el aumento del número de casos de asma en la infancia, en lo que llaman la hipótesis de cloro de la piscina, como una alternativa a la hipótesis de la higiene con un vínculo más estrecho causal.
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.
Mayores riesgos
Inhalación, Contacto con la piel y Reactividad
