ما هو غاز ثلاثي فلوريد النيتروجين
NF3 هو غاز عديم اللون يذوب عند درجة حرارة -129 مئوية ويغلي عند درجة حرارة -206 جزء في المليون أو 29 مجم / كجم، وهو غاز غير مسبب للتآكل على الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والنيكل، شريطة أن يكون سطح المعادن نظيفا وخاليا من الماء والهواء، وله رائحة نفاذة، ويمكن أن يؤكسد بشدة عند درجات حرارة عالية، كما أن NF3 سام وخطير عند استنشاقه، ويحفز إنتاج الميثي مغلوبين، مما يقلل من مستوى الأكسجين في أنسجة الجسم، ولكن يمكن استعادة الأكسجين في الهيموغلوبين عند التعرض للهواء النقي أو تنفس الأكسجين.
قبل أن يتمكن الجنس البشري من إنتاج ثلاثي فلوريد النيتروجين، لم تكن هناك كمية كبيرة منه متوفرة على الأرض. وكانت الظروف النادرة جدا، مثل التفريغ الكهروستاتيكي، هي الوحيدة التي تمكن من إنتاج مركبات الديفلوريد مباشرة من العناصر. وكانت هذه حالة نادرة. بعد أول محاولة لتخليقه في عام 1903، نجح أوتو راف في إعادة تكوين ثلاثي فلوريد النيتروجين عن طريق التحليل الكهربائي لمزيج مذاب يحتوي على فلوريد الأمونيوم وفلوريد الهيدروجين. تبين أنه أقل تفاعلا بكثير من ثلاثي هالات النيتروجين الأخرى وثلاثي كلوريد النيتروجين وثلاثي بروميد النيتروجين وثلاثي يوديد النيتروجين. وكل تلك المركبات متفجرة، بالإضافة إلى أن ثلاثي فلوريد النيتروجين له قيمة حرارية سلبية في تكوينه الثلاثي فقط. ويتم تحضيره في العصر الحديث عن طريق تفاعل مباشر بين الأمونيا والفلور وتغيير طريقة التحضير.
بالمقارنة مع المركبات المشبعة بالفلور (PFC) وسداسي فلوريد الكبريت (SF)، فإن NF3 يتحلل بسهولة في الإفراج من فراغ منخفض الجهد، ويمكن للجذور الحرة السالبة أن تزيد معدل إزالة السيليكون وتوفر فوائد عملية أخرى مثل تقليل التلوث المتبقي وانخفاض ضغط الشحن الصافي على المعدات المصنعة. يروج أيضا لـ NF3 كبديل صديق للبيئة لـ SF أو PFC مثل سداسي فلورو الإيثان.
تختلف كفاءة استخدام المواد الكيميائية في عمليات البلازما حسب المعدات والتطبيقات المستخدمة. يتم تفقد معظم المواد المتفاعلة في تيار غاز العادم ويتم تصريفها في النهاية في الغلاف الجوي للأرض، لكن يمكن أن تقلل أنظمة التخفيف الحديثة انبعاثات الهواء بشكل كبير.
خصائص غاز ثلاثي فلوريد النيتروجين
يحتوي غاز النيتروجين ثلاثي فلوريد على العديد من الخصائص المميزة التي تختلف عن الغازات الأخرى، وله استخدامات عديدة، ومن أهم خصائصه واستخداماته:
- ثلاثي فلوريد النيتروجين هو غاز عديم اللون.
- يتميز هذا المركب بأن زاوية رابطة الذرات الأساسية للفلور تساوي 102.5 درجة.
- يُقدَر طول الرابِطَة بين النيتروجين والفلور بحوالي 137 مترًا.
- غاز النتروجين ثلاثي فلوريد هو مركب مؤكسد قوي.
- هذا المركب أو الغاز لا يتفاعل مع الماء في الظروف الاعتيادية.
- يستخدم غاز النيتروجين ثلاثي الفلوريد بشكل رئيسي في صناعة أشباه الموصلات ويؤدي دورًا كبيرًا في تصنيع الخلايا والشاشات الشمسية المتنوعة.
استخدامات غاز ثلاثي فلوريد النيتروجين
يُعَدُّ النيتروجين واحدًا من أهم الغازات في مجال الكيمياء، وله عدة خصائص تجعله يستخدم بشكل واسع في حياتنا اليومية، وتتمثل أهم استخداماته في ما يلي:
- يتم صناعة الأسمدة اللازمة لنمو المحاصيل باستخدام الأمونيا التي تعتبر واحدة من أهم المركبات المحتوية على النيتروجين ويمكن استخدامها كسماد.
- تصنع شركتنا أنظمة وقود مختلفة المستخدمة في معظم المركبات.
- حفظ الأطعمة المختلفة.
- يتم استخدامه في العديد من التجارب لزيادة سرعة التفاعلات الكيميائية.
- صناعة المنظفات المنزلية.
- تُصنع بعض أنواع التخدير المستخدمة في العمليات الجراحية.
نوع الرابطة في NF3
أولا: النيتروجين
من الكهربية إلى النيتروجين، نجد أن النيتروجين هو ثنائي التكافؤ غير المعدني
N7: 1s2 2s2 2p3
ثانياً: الفلور
نتيجة توزيع الإلكترون في الفلور، فإن الفلور يكون معدنًا غير متماثل.
F9: 1s2 2s2 2p5
ثالثًا، الفرق بين الكهربية
كهرسلبية النيتروجين = 3
كهرسلبية الفلور = 4
الفرق السلبي = 1 أقل من 1.7، لذا فإن الرابطة بين النيتروجين والفلور هي رابطة تساهمية.
ما هي الغازات الدفيئة
غازات الاحتباس الحراري هي غازات تتميز بامتصاصها للأشعة تحت الحمراء، وتمتص كل الطاقة الحرارية التي تنبعث من سطح الأرض، وتعود إليه مجددا، مما يسبب ارتفاع درجة حرارة الأرض. وثاني أكسيد الكربون هو أحد أهم هذه الغازات، وعلى الرغم من وجود غازات مثل الأوزون وأكسيد النيتروز والغازات المفلورة في الغلاف الجوي، إلا أن تأثيرها ضئيل نسبيا، وحتى لو كانت غازات الدفيئة تسبب جزءا صغيرا من الغازات في الغلاف الجوي، فإن تأثيرها يشكل تحديا بعيد المدى على نظام طاقة الأرض، ويجب الإشارة إلى أن لهذه الغازات تأثير كبير وواسع النطاق على تغير المناخ.
ما هي أهم الغازات الدفيئة
- ثاني أكسيد الكربون (CO2): يعتبر من أهم غازات الاحتباس الحراري، حيث يمثل حوالي ثلاثة أرباع الانبعاثات، ويمكن الاحتفاظ به في الغلاف الجوي لآلاف السنين، في عام 2018 وصل محتوى ثاني أكسيد الكربون إلى 411 جزءًا في المليون وهو أعلى رقم قياسي في الغلاف الجوي لجزيرة هاواي الكبيرة وجدير بالذكر أن ثاني أكسيد الكربون ينتج عن حرق الفحم والنفط والغاز الطبيعي والخشب والمواد الصلبة.
- الميثان (CH4): يعتبر الميثان المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، حيث ينبعث من مكبات النفايات والغاز الطبيعي والصناعات البترولية والمواقع الزراعية، ويتم إنتاجه بشكل خاص من الجهاز الهضمي لحيوانات الرعي.
- أكسيد النيتروز (N2O): يُمثِّل الغاز الميثان جزءًا صغيرًا من غازات الاحتباس الحراري، ولكنه أشد فتكًا بمقدار 264 مرة من ثاني أكسيد الكربون، ويوجد فيالغلاف الجوي منذ أكثر من قرن.
- الغازات الصناعية: تتمتع غازات الفلورين المختلفة بقدرة تفوق آلاف مرات الثاني أكسيد الكربون، وتبقى في الغلاف الجوي لمئات الآلاف من السنين، وتشكل نحو 2٪ من غازات الاحتباس الحراري.