Trifluoruro de nitrógeno: Compuesto y fórmula ¿Qué es NF3?

¿Qué es el trifluoruro de nitrógeno?

El trifluoruro de nitrógeno es un compuesto químico inorgánico que existe como gas a temperatura y presión estándar (STP) o temperatura ambiente. El compuesto existe principalmente en la Tierra como un producto sintetizado, con poca o ninguna cantidad natural. El compuesto fue sintetizado por primera vez por el químico alemán Otto Ruff a principios del siglo XX. Ruff preparó el compuesto electrificando una mezcla calentada de fluoruro de amonio líquido y fluoruro de hidrógeno. En comparación con otros trihaluros o haluros de nitrógeno, el compuesto demostró ser un explosivo mucho menos reactivo.

Fórmula de trifluoruro de nitrógeno

El compuesto químico trifluoruro de nitrógeno está representado por la siguiente fórmula química:

NF3

La fórmula expresa que el trifluoruro de nitrógeno comprende átomos de nitrógeno (N) individuales unidos a tres átomos de flúor (F); de ahí el nombre, tri -fluoruro.

Estructura de Lewis del trifluoruro de nitrógeno

La estructura del trifluoruro de nitrógeno (NF3) se puede representar mediante su estructura de puntos de Lewis ilustrada de la siguiente manera:

Una estructura de punto de Lewis parcial del gas trifluoruro de nitrógeno. Cada uno de los átomos de flúor debe tener 6 puntos a su alrededor.

La estructura de puntos de Lewis del trifluoruro de nitrógeno generalmente se escribe con una N central para nitrógeno, con tres F para flúor en tres lados. La N tiene dos puntos en el lado sin un átomo de flúor o una F; cada F tiene 2 puntos en todos los lados que no están unidos al N central. La estructura de puntos de Lewis del trifluoruro de nitrógeno expresa que el átomo de nitrógeno central comparte 3 de sus electrones con tres átomos de flúor, cada uno de los cuales cede 1 electrón al nitrógeno hacia los pares compartidos. de electrones Entonces, el átomo de nitrógeno tiene 2 electrones no compartidos en su capa de electrones más externa (sus 2 puntos de Lewis), mientras que cada átomo de flúor tiene 6 electrones no compartidos restantes (los 6 puntos de Lewis de cada uno) en su capa de electrones más externa.

El nitrógeno tiene el número atómico 7 y está en el grupo 15 y el período 2 en la tabla periódica de elementos. Sus átomos poseen un núcleo con 7 protones, mientras que sus 5 electrones más externos (es decir, los electrones de valencia) ocupan la segunda capa de electrones o nivel de energía. La segunda capa de electrones puede contener hasta 8 electrones (2 en su orbital 2s y 6 en sus tres orbitales 2p ). Con sus 5 electrones de valencia, el nitrógeno tiene espacio para colocar 3 electrones adicionales en su capa más externa. Esto hace que 3 átomos de flúor sean buenos candidatos para un enlace químico debido a aspectos de la estructura atómica del flúor.

El flúor tiene el número atómico 9 y está en el grupo 17 y el período 2 en la tabla periódica de elementos. Sus átomos poseen un núcleo con 9 protones, mientras que sus 7 electrones de valencia ocupan su segunda capa de electrones. Nuevamente, la segunda capa de electrones puede acomodar 8 electrones. Cuando el flúor no está enlazado iónicamente con otros átomos, tiene la propensión a compartir uno de sus electrones en un par para obtener un electrón adicional en un enlace covalente, que a su vez llena su segunda capa de electrones. Donde el nitrógeno necesita 3 electrones y el flúor necesita 1, 3 átomos de flúor pueden unirse covalentemente a un solo átomo de nitrógeno.

Forma NF3

Debido a las estructuras atómicas tanto del nitrógeno como del flúor, el trifluoruro de nitrógeno (NF3) tiene una forma piramidal trigonal.

La forma piramidal trigonal del trifluoruro de nitrógeno.

El ángulo entre cada enlace FNF es de 102,5°, siendo las distancias entre el núcleo de nitrógeno y los núcleos de flúor de 137 picómetros (pm). La forma NF3 se forma porque el par de electrones no compartidos que quedan en la capa más externa del nitrógeno repele los pares de electrones compartidos que unen cada flúor con el nitrógeno. Esto empuja a los tres átomos de flúor hacia un lado de la molécula.

Los electrones no compartidos del nitrógeno repelen los electrones y enlaces compartidos. Esto empuja el flúor hacia un lado de la forma.

Propiedades del trifluoruro de nitrógeno

Las propiedades del trifluoruro de nitrógeno se describen en la siguiente tabla:

Nombre de la propiedad	Valor de trifluoruro de nitrógeno
Color	Incoloro
Olor	Rancio
Fase en STP	Gas
Masa molar	71,00 g/mol
Densidad	3,003 kilogramos por metro cúbico (a 15° C)
Toxicidad	Irrita las mucosas y los ojos. Toxicidad aguda si se inhala. Daña los órganos con exposición prolongada o repetida.
Solubilidad	Soluble en agua
Punto de fusion	-207,15 °C
Punto de ebullición	-129,06 °C

Aplicaciones de trifluoruro de nitrógeno

El trifluoruro de nitrógeno gaseoso tiene algunas aplicaciones. Los siguientes son los usos del gas NF3:

Como se mencionó anteriormente, el gas NF3 se ha utilizado en la fabricación de monitores y pantallas planas.

Fabricación de LEDs y otros electrónicos.

NF3 se utiliza para eliminar el silicio durante la fabricación de células solares.

Se utiliza como grabador para eliminar químicamente capas de obleas o rebanadas delgadas de semiconductores. El trifluoruro de nitrógeno se calienta a un plasma para crear iones libres de flúor que luego ayudan a descomponer los compuestos de silicio del material delicado utilizado para fabricar semiconductores.

NF3 es un ingrediente del combustible para cohetes.

Y se utiliza como ingrediente para crear láseres químicos.

Resumen de la lección

El trifluoruro de nitrógeno es un compuesto químico inorgánico que existe como gas a temperatura y presión estándar (STP) o temperatura ambiente. El gas es incoloro y tiene olor a humedad o moho. La presencia del gas en la atmósfera es casi totalmente sintética. El trifluoruro de nitrógeno tiene la fórmula química NF3. Una sola molécula de gas trifluoruro de nitrógeno contiene un átomo de nitrógeno central unido a tres átomos de flúor en una pirámide trigonal.forma molecular Tanto los átomos de nitrógeno como los de flúor comparten electrones en un enlace covalente donde comparten electrones formando enlaces. Los electrones no compartidos que quedan alrededor del átomo de nitrógeno repelen los electrones compartidos entre el nitrógeno y el flúor. Esto empuja los átomos de flúor hacia un lado de la molécula formando su forma piramidal trigonal.

El trifluoruro de nitrógeno se sintetizó para sus usos de fabricación. Es mucho menos reactivo que otros haluros de nitrógeno, lo que hace que sea más fácil trabajar con él. El gas tiene muchos usos, pero su uso principal es la microfabricación de productos electrónicos, como su uso como grabador para limpiar los materiales necesarios para crear semiconductores. El gas es conocido por ser un componente en la fabricación de monitores y pantallas de computadora LCD y de pantalla plana. El gas es tóxico, pero sobre todo si se inhala. La exposición prolongada o repetida por inhalación puede causar daño a los órganos y enfermedades.