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| 名前 | |
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| IUPAC名
三フッ化窒素
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| その他の名前
フッ化窒素 トリフルオロアミン
トリ フルオロアンモニア | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.029.097 |
| EC番号 |
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| 1551 | |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 2451 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| NF3 | |
| モル質量 | 71.00 グラム/モル |
| 外観 | 無色のガス |
| 臭い | カビの生えた |
| 密度 | 3.003 kg/m 3 (1 atm、15 °C) 1.885 g/cm 3 (沸点で液体) |
| 融点 | −207.15 °C (−340.87 °F; 66.00 K) |
| 沸点 | −129.06 °C (−200.31 °F; 144.09 K) |
| 0.021 g/100 mL | |
| 蒸気圧 | 44.0気圧[1] (-38.5°Fまたは-39.2°Cまたは234.0K) [a] |
屈折率( n D )
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1.0004 |
| 構造 | |
| 三角錐 | |
| 0.234 デイ | |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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53.26 J/(モル·K) |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
260.3 J/(モル·K) |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−31.4 kcal/モル[2] −109 kJ/モル[3] |
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )
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−84.4 kJ/モル |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
| H270、H280、H332、H373 | |
| P220、P244、P260、P304+P340、P315、P370+P376、P403 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LC 50 (中央濃度)
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2000 ppm（マウス、4 時間） 9600 ppm（イヌ、1時間） 7500 ppm（サル、1時間） 6700 ppm（ラット、1時間） 7500 ppm（マウス、1時間）[5] |
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |
PEL (許可)
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TWA 10 ppm（29 mg/m 3）[4] |
REL (推奨)
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TWA 10 ppm（29 mg/m 3）[4] |
IDLH（差し迫った危険）
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1000ppm [4] |
| 安全データシート（SDS） | エア・リキード |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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三塩化窒素 三臭化窒素 三ヨウ化窒素 アンモニア |
その他の陽イオン
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三フッ化リン 、三フッ化ヒ素 、三フッ化アンチモン、 三フッ化ビスマス |
関連する二元フルオロアザン
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テトラフルオロヒドラジン |
関連化合物
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二フッ化二窒素 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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三フッ化窒素は、化学式（NF
3) は無色、不燃性、わずかにカビ臭のある有毒ガスです。アンモニアとは異なり、非塩基性です。フラットパネルディスプレイ、太陽光発電、LED、その他のマイクロエレクトロニクスの製造での使用が増えています。[6] NF
3温室効果ガスであり、地球温暖化係数（GWP）はCOの17,200倍である。
2100年間で比較すると[7] [8] [9]
合成と反応性
三フッ化窒素は、放電の存在下で元素から生成できます。[10] 1903年、オットー・ラフはフッ化アンモニウムとフッ化水素の溶融混合物の電気分解によって三フッ化窒素を製造しました。[11]三フッ化窒素は、爆発性のある他の三ハロゲン化窒素、三塩化窒素、三臭化窒素、三ヨウ化窒素よりもはるかに反応性が低くなります。三ハロゲン化窒素の中で、三フッ化窒素だけが負の生成エンタルピーを持ちます。現代では、アンモニアとフッ素の直接反応と、ラフ法のバリエーションの両方によって製造されています。[6]加圧シリンダーで供給されます。
NF
3は化学反応を起こさずに水にわずかに溶けます。双極子モーメントが0.2340 Dと低く、非塩基性です。対照的に、アンモニアは塩基性で極性が強いです（1.47 D）。[12] この対比はHとFの電気陰性度の違いを反映しています
。
二酸素と同様に、NF3は強力だが遅い酸化剤である。[6] 塩化水素を塩素に酸化する：[要出典]
- 2 NF 3 + 6 HCl → 6 HF + N 2 + 3 Cl 2
しかし、この物質は高温でのみ有機化合物を（爆発的に）攻撃します。そのため、標準的な条件下では、鉄やモネルだけでなく、いくつかのプラスチックとも互換性があります。[6]
200～300℃以上では、NF3は金属、炭素、その他の試薬と反応して テトラフルオロヒドラジンを生成する。[13]
- 2NF3 + Cu → N2F4 + CuF2
NF3はフッ素と五フッ化アンチモンと反応してテトラフルオロアンモニウム塩を生成する：[6]
- NF 3 + F 2 + SbF 5 → NF+
4ＳｂＦ−
6
NF 3とB 2 H 6は極低温でも激しく反応し、窒素ガス、三フッ化ホウ素、フッ化水素酸を生成します。[14]
アプリケーション
DRAMコンピュータメモリの生産、フラットパネルディスプレイの製造、薄膜太陽電池の大規模生産などの大量生産アプリケーションではNFが使用されています。
3. [15] [16]
エッチング
三フッ化窒素は主に、液晶ディスプレイ、一部の薄膜太陽電池、その他のマイクロエレクトロニクスなどの半導体デバイスの製造中にシリコンやシリコン化合物を除去するために使用されます。これらの用途では、 NF
3最初にプラズマ内で分解されます。結果として生じるフッ素ラジカルは、ポリシリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物を攻撃する活性剤です。また、タングステンシリサイド、タングステン、その他の特定の金属を除去するためにも使用できます。デバイス製造におけるエッチング剤としての役割を果たすことに加えて、 NF
3PECVDチャンバーの洗浄にも広く使用されています。
NF
3 パーフルオロ化合物（PFC）や六フッ化硫黄（SF
6）。このようにして生成される負に帯電したフリーラジカルの量が増加すると、シリコン除去率が向上し、残留汚染の減少や製造中のデバイスへの正味電荷ストレスの低減など、他のプロセス上の利点も得られます。NF 3 は、より徹底的に消費されるエッチング剤および洗浄剤として、 SFの環境に優しい代替品としても推奨されています。
6またはヘキサフルオロエタンなどのPFCs 。[17]
プラズマプロセスで適用される化学物質の利用効率は、装置や用途によって大きく異なります。反応物質のかなりの部分が排気流に無駄にされ、最終的には地球の大気中に放出されます。現代の削減システムは、大気への排出を大幅に削減することができます。[18] NF
3重大な使用制限は課されていない。NFの年次報告
3多くの先進国では、観測された大気の増加と国際的な京都議定書への対応として、大手メーカーによる生産、消費、廃棄物の排出を削減することが求められている。[19]
非常に毒性の高いフッ素ガス（F2 、二原子フッ素）は、いくつかの製造用途において三フッ化窒素の気候中立な代替品である。特に製造従事者を保護するために、より厳格な取り扱いと安全対策が必要である。[20]
三フッ化窒素は、化学レーザーの一種であるフッ化水素レーザーやフッ化重水素レーザーにも使用され、取り扱いが容易なためフッ素ガスよりも好まれています。
温室効果ガス
NFのGWP
3SFに次ぐ
6京都議定書で認められた温室効果ガスのグループ、およびNF
32013年、京都議定書の第二約束期間の開始とともに、このグループに含まれるようになりました。大気中の寿命は740年と推定されていますが、[7]他の研究では、寿命はわずかに短く、550年（対応するGWPは16,800）と示唆されています。[15]
1992年に100トン未満しか生産されていなかった生産量は、2007年には推定4000トンにまで増加し、大幅に増加すると予測されています。[15] NF3の世界生産量は、 2010年までに年間8000トンに達すると予想されています。NFの最大の生産国は、
3エアプロダクツ＆ケミカルズは、米国の産業用ガスおよび化学品会社です。生産されるNFの推定2％
3大気中に放出される。[23] [24] Robson は、最大大気濃度は体積で 0.16 兆分の 1 (ppt) 未満で、IR 強制力は0.001 Wm −2未満になると予測している。 [25] NF 3
の地球全体の対流圏平均濃度は、1980 年の約 0.02 ppt (兆分の 1、乾燥空気モル分率) から 2011 年には 0.86 ppt に上昇しており、増加率は 0.095 ppt yr −1、つまり年間約 11% であり、予想どおり北半球で圧倒的に多く排出されていることと一致する半球間勾配となっている。2011 年のこの上昇率は、世界全体で年間約 1200 メトリック トンの NF 3排出量、つまり NF 3 の世界生産量推定値の約 10% に相当これは業界が推定した割合よりも大幅に高いため、NF3の生産量を目録化し、その排出量を規制する必要性を強化しています。 [ 26]
業界代表者が共同執筆したある研究では、薄膜シリコン太陽電池製造の全体的な温室効果ガス予算に対するNF3排出量の寄与は明らかであると示唆しています。 [27]
UNFCCCは、京都議定書の文脈において、 2012年に始まり2017年か2020年に終了する京都議定書の第二期遵守期間に三フッ化窒素を含めることを決定しました。これに倣い、WBCSD/WRI GHGプロトコルは、そのすべての基準（企業、製品、スコープ3）を改正してNF3もカバーするようにしています。 [ 28]
安全性
NFとの皮膚接触
3有害ではなく、粘膜や目に対する刺激は比較的軽度である。窒素酸化物よりも毒性がかなり低い肺刺激物質であり、吸入による過剰暴露は血液中のヘモグロビンのメトヘモグロビンへの変換を引き起こし、メトヘモグロビン血症を引き起こす可能性がある。[29] 国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、生命や健康に直ちに危険となる濃度（IDLH値）を1,000 ppmと規定している。[30]
参照
注記
参考文献
- ^ エアプロダクツ; 三フッ化窒素の物理的性質
- ^ Sinke, GC (1967). 「三フッ化窒素の解離エンタルピー」J. Phys. Chem . 71 (2): 359–360. doi :10.1021/j100861a022.
- ^ 無機化学、p. 462、Google ブックス
- ^ abc NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド。「#0455」。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)。
- ^ 「三フッ化窒素」。生命または健康に直ちに危険となる濃度（IDLH）。米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）。
- ^ abcde Philip B. Henderson、Andrew J. Woytek「フッ素化合物、無機、窒素」、Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology、1994年、John Wiley & Sons、NY。doi :10.1002/0471238961.1409201808051404.a01 記事オンライン掲載日: 2000年12月4日
- ^ ab 「気候変動2007：物理科学の基礎」（PDF）。IPCC。2008年7月3日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ Robson, JI; Gohar, LK; Hurley, MD; Shine, KP ; Wallington, T. (2006). 「三フッ化窒素の改訂IRスペクトル、放射効率、地球温暖化係数」。Geophys . Res. Lett. 33 (10): L10817. Bibcode :2006GeoRL..3310817R. doi : 10.1029/2006GL026210 .
- ^ Richard Morgan (2008-09-01). 「炭素を超えて: 科学者は窒素の影響を懸念している」ニューヨークタイムズ。2018年1月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年9月7日閲覧。
- ^ ペンシルバニア州リディン;モロチコ、バージニア州。アンドリーバ、LL (1995)。 Химические свойства неорганических веществ（ロシア語）。pp. 442–455。ISBN 978-1-56700-041-2。
- ^ オットー・ラフ、ヨーゼフ・フィッシャー、フリッツ・ルフト (1928)。 「Das Stickstoff-3-fluorid」。有機組織とアルゲマイネ化学の時代。172 (1): 417–425。土井：10.1002/zaac.19281720132。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Klapötke, Thomas M. (2006). 「窒素–フッ素化合物」. Journal of Fluorine Chemistry . 127 (6): 679–687. doi :10.1016/j.jfluchem.2006.03.001.
- ^ Ruff, John K. (1967). 「窒素フッ化物の誘導体」.化学レビュー. 67 (6): 665–680. doi :10.1021/cr60250a004.
- ^ Parry, Robert W.、Thomas C. Bissot。「三フッ化リン-ボランおよび三フッ化リン-ボラン-d31 の調製と特性。」アメリカ化学会誌 78、第8号 (1956): 1524-1527。
- ^ abc Prather, MJ; Hsu, J. (2008). 「京都から消えた温室効果ガスNF3」. Geophys. Res. Lett. 35 (12): L12810. Bibcode :2008GeoRL..3512810P. doi : 10.1029/2008GL034542 .
- ^ Tsai, W.-T. (2008). 「三フッ化窒素（NF）の環境および健康リスク分析」
3）、有毒で強力な温室効果ガス」。J . Hazard. Mater . 159 (2–3): 257–63. doi :10.1016/j.jhazmat.2008.02.023. PMID 18378075。 - ^ H. Reichardt、A. Frenzel、K. Schober (2001)。「環境に優しいウェーハ製造：NF
3「チャンバー洗浄のための遠隔マイクロ波プラズマ」。マイクロエレクトロニクス工学。56 （1–2）：73–76。doi ：10.1016 / S0167-9317（00）00505-0。 - ^ 「F-GHG 排出削減の取り組み: フラットパネルディスプレイサプライヤーのプロファイル」(PDF)。米国環境保護庁。2016 年 9 月 30 日。
- ^ 「温室効果ガス報告プログラム（GHGRP）に報告されたフッ素化温室効果ガスの排出量と供給量」。米国環境保護庁。2015年9月27日。 2021年3月5日閲覧。
- ^ J. Oshinowo; A. Riva; M Pittroff; T. Schwarze; R. Wieland (2009). 「CVD/ALDチャンバー洗浄におけるAr/N 2 /F 2のエッチング性能」.ソリッドステートテクノロジー. 52 (2): 20–24.
- ^ 「気候変動指標：大気中の温室効果ガス濃度 - 図4」。米国環境保護庁。2016年6月27日。 2021年3月5日閲覧。
- ^ 「大気圧フラスコ NF3」。アメリカ海洋大気庁。2020年6月30日。
- ^ M. ルーズベルト (2008-07-08). 「薄型テレビやマイクロチップによる気候への脅威」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ Hoag, Hannah (2008-07-10). 「失われた温室効果ガス」. Nature Reports Climate Change . 第1巻、第808号. Nature News . pp. 99–100. doi :10.1038/climate.2008.72.
- ^ Robson, Jon. 「三フッ化窒素 (NF3)」。英国王立気象協会。2008年5月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年10月27日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ Arnold, Tim; Harth, CM; Mühle, J.; Manning, AJ; Salameh, PK; Kim, J.; Ivy, DJ; Steele, LP; Petrenko, VV; Severinghaus, JP; Baggenstos, D.; Weiss, RF (2013-02-05). 「最新の大気測定から推定した三フッ化窒素の地球規模排出量」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 110 (6): 2029–2034. Bibcode :2013PNAS..110.2029A. doi : 10.1073/pnas.1212346110 . PMC 3568375 . PMID 23341630.
- ^ V. Fthenakis; DO Clark; M. Moalem; MP Chandler; RG Ridgeway; FE Hulbert; DB Cooper; PJ Maroulis (2010-10-25). 「太陽光発電からのライフサイクル窒素三フッ化物排出」. Environ. Sci. Technol. 44 (22). American Chemical Society : 8750–7. Bibcode :2010EnST...44.8750F. doi :10.1021/es100401y. PMID 21067246.
- ^ Rivers, Ali (2012-08-15). 「三フッ化窒素：京都議定書で義務付けられた新たな温室効果ガス」Ecometrica.com . www.ecometrica.com.
- ^ Malik, Yogender (2008-07-03). 「三フッ化窒素 – 電子機器への応用におけるクリーンアップ」。Gasworld。2008-08-04 時点のオリジナルよりアーカイブ。2008-07-15閲覧。
- ^ 「生命または健康に直ちに危険を及ぼす濃度（IDLH）：三フッ化窒素」。国立労働安全衛生研究所。2018年11月2日。
外部リンク
- 国家汚染物質目録 - フッ化物および化合物ファクトシート- Wayback Machineより(2003 年 12 月 22 日アーカイブ)
- NF3 実施規範 (欧州産業ガス協会)]
- NF3 の WebBook ページ
- CDC - NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド