imported>ChemoBot: Entferne Parameter „Suchfunktion“ aus {{Infobox Chemikalie}} und bereinige Leerzeilen

2026-01-24T03:11:09Z

Entferne Parameter „Suchfunktion“ aus {{Infobox Chemikalie}} und bereinige Leerzeilen

Neue Seite

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Nitrogen trifluoride.svg|100px|Struktur von Stickstofftrifluorid]]
| Andere Namen = * Stickstoff(III)-fluorid
* Stickstofffluorid
* Trifluoramin
* Trifluorammoniak
| Summenformel = NF3
| CAS = {{CASRN|7783-54-2}}
| EG-Nummer = 232-007-1
| ECHA-ID = 100.029.097
| PubChem = 24553
| ChemSpider =
| Beschreibung = farbloses Gas mit modrigem Geruch<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse = 71,00 g·[[mol]]−1
| Aggregat = gasförmig
| Dichte = 1,89 g·cm−3 (−129 °C)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Stickstofftrifluorid|ZVG=490979|CAS=7783-54-2|Abruf=2018-01-08}}</ref>
| Schmelzpunkt = −208,5 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt = −129 °C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = sehr schlecht in Wasser (61 mg·l−1 bei 20 °C)<ref name="GESTIS" />
| Dipolmoment = 0,235(4) [[Debye|D]]<ref name="CRC90_9_51">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Dipole Moments|Kapitel=9|Startseite=51}}</ref> (7,8 · 10−31 [[Coulomb|C]] · [[Meter|m]])
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|03|04|07|08}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|270|280|332|373}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|260|244|220|304+340|315|370+376|403}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| MAK = Schweiz: 10 ml·m−3 bzw. 30 mg·m−3<ref>{{SUVA-MAK |Name=Stickstofftrifluorid |CAS-Nummer=7783-54-2 |Abruf=2015-11-02}}</ref>
| GWP = 19700 (bezogen auf 100 Jahre)<ref name="Totterdill">{{Literatur |Autor=A. Totterdill, T. Kovács, W. Feng, S. Dhomse, C. J. Smith |Titel=Atmospheric lifetimes, infrared absorption spectra, radiative forcings and global warming potentials of NF3 and CF3CF2Cl (CFC-115) |Sammelwerk=Atmos. Chem. Phys. |Band=16 |Nummer=17 |Datum=2016-09-14 |Seiten=11451–11463 |DOI=10.5194/acp-16-11451-2016 }}</ref>
}}

'''Stickstofftrifluorid''' ist eine [[chemische Verbindung]], die zur Gruppe der [[Stickstoffhalogenide]] gehört. Das [[Gas]] hat ein sehr hohes [[Treibhauspotential]].

== Geschichte ==
Stickstofftrifluorid wurde 1928 von [[Otto Ruff]] (1871–1939) erstmals durch [[Elektrolyse]] von wasserfreiem [[Ammoniumhydrogendifluorid]] (NH4HF2) dargestellt.<ref>{{Patent| Land=EP| V-Nr=1703001| Code=B1| Titel=Verwendung einer Anode für die elektrolytische Herstellung einer fluorhaltigen Substanz| A-Datum=2006-03-14| V-Datum=2013-09-04| Anmelder=Permelec Electrode Ltd, Toyo Tanso Co| Erfinder=Tsuneto Furuta et al.| Kommentar=Seite 3 Zeile 12}}</ref>
Im Jahre 1957 gelang es [[Peter Sartori]], das Verfahren wesentlich sicherer zu machen, indem er die als Nebenprodukte entstehenden instabilen und explosiven Stoffe [[Fluoramin]] NH2F und [[Difluoramin]] NHF2 durch bei der Reaktion eingebrachten [[Mangandioxid|Braunstein]] eliminierte.<ref>[https://www.winklerverlag.com/verlag/v0676x/v0676-00.pdf Vortrag für die ''Gruppe der Deutschen Fluorchemiker''] (PDF; 344 kB)</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
Es kann durch katalytische Umsetzung von [[Ammoniak]] mit [[Fluor]] oder durch [[Elektrolyse]] geschmolzenen Ammoniumhydrogenfluorids hergestellt werden:<ref name="Ano">H.P. Latscha, H.A. Klein: ''Anorganische Chemie'', 2002, Springer, ISBN 3-540-42938-7, S. 312 ff.</ref>
: <math>\mathrm{4 \ NH_3 + 3 \ F_2 \xrightarrow{Cu-Kat.} NF_3 + 3 \ NH_4F}</math>

Die Darstellung aus den Elementen ist dagegen nur unter ungewöhnlichen Bedingungen (d. h. elektrische Entladungen bei hohem Druck und hohen Temperaturen<ref>Oskar Glemser, Johann Schröder, Joachim Knaak: ''Notiz zur Darstellung von Stickstofftrifluorid durch Elektrolyse von geschmolzenem Ammoniumhydrogenfluorid.'' In: ''[[Chemische Berichte]].'' Band 99, Nr. 1, S. 371–374, Januar 1966. [[doi:10.1002/cber.19660990157]].</ref>) möglich.

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
Stickstofftrifluorid ist [[Dreieck|trigonal]]-[[Pyramide (Geometrie)|pyramidal]] aufgebaut, wobei das Stickstoffatom an der Spitze der Pyramide lokalisiert ist.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=695}}</ref> Die Bindungslängen und -winkel sind im Bild dargestellt.
[[Datei:Nitrogen-trifluoride-2D-dimensions.png|180px|ohne|Pyramidale Struktur von Stickstofftrifluorid]]

=== Chemische Eigenschaften ===
Stickstofftrifluorid reagiert bei [[Raumtemperatur]] nicht mit Wasser und besitzt im Gegensatz zu [[Ammoniak]] nahezu keine basischen Eigenschaften. Es ist ein starkes [[Oxidationsmittel]]. Mit [[Aluminiumchlorid]] reagiert es zu [[Aluminiumfluorid]]:<ref name="Wiberg">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=697}}</ref>

: <math>\mathrm{2\ NF_3 + 2\ AlCl_3 \rightarrow\ N_2 + 3\ Cl_2 + 2\ AlF_3}</math>

=== Umwelteigenschaften und Vorkommen ===
[[Datei:Nf3 emissionen rigby.png|links|mini|Jährliche Stickstofftrifluorid-Emissionen in die Atmosphäre in Tonnen. Die Daten wurden Rigby et al. (2014)<ref name="Rigby">{{Literatur |Autor=M. Rigby, R. G. Prinn, S. O’Doherty, B. R. Miller, D. Ivy |Titel=Recent and future trends in synthetic greenhouse gas radiative forcing |Sammelwerk=Geophysical Research Letters |Band=41 |Nummer=7 |Datum=2014-04-16 |Seiten=2013GL059099 |DOI=10.1002/2013GL059099 }}</ref> entnommen. Gegenwärtig gelangen etwa 10 % der Stickstofftrifluorid-Jahresproduktion in die Atmosphäre.<ref name="Arnold">{{Literatur |Autor=Tim Arnold, Christina M. Harth, Jens Mühle, Alistair J. Manning, Peter K. Salameh |Titel=Nitrogen trifluoride global emissions estimated from updated atmospheric measurements |Sammelwerk=Proceedings of the National Academy of Sciences |Band=110 |Nummer=6 |Datum=2013-02-05 |Seiten=2029–2034 |DOI=10.1073/pnas.1212346110 |PMC=3568375 |PMID=23341630 }}</ref>|300px]]

Stickstofftrifluorid hat als [[Treibhausgas]] auf einen Zeithorizont von 100 Jahren bezogen ein [[Treibhauspotential]] von 19.700. Ein [[Kilogramm]] Stickstofftrifluorid wärmt das Klima somit 19.700 mal so stark wie ein Kilogramm [[Kohlenstoffdioxid]].<ref name="Totterdill" /> Stickstofftrifluorid hat eine atmosphärische [[Lebensdauer (Physik)|Lebensdauer]] von 509 ± 21 Jahren. In der Atmosphäre wird es hauptsächlich durch [[Photolyse]] (zu ca. 70 %) und durch die Reaktion mit [[Reaktive Sauerstoffspezies|Sauerstoffradikalen]] (zu ca. 30 %) abgebaut.<ref name="Totterdill" /> Im Jahr 2008 lag die Stickstofftrifluorid-Konzentration in der Troposphäre bei 0,45 ppt (Teile pro Billion Luftteile),<ref name="Arnold" /> 2011 bei 0,86 ppt<ref name="Arnold" /> und 2016 bei knapp 1 ppt.<ref name="Totterdill" /> Die Konzentration liegt auf der nördlichen Hemisphäre signifikant höher als auf der südlichen. Dieses Ergebnis passt zur Lokalisation der hauptsächlichen Emittenten in den nördlichen Industriestaaten. Die Stickstofftrifluorid-Emissionen sind seit Ende der 1970er stark angestiegen. Lagen die jährlichen Emissionen in den 1980er bei etwa 20 Tonnen, waren es im Jahr 2000 bereits etwa 290 Tonnen und 2012 etwa 1610 Tonnen.<ref name="Rigby"/> Die Stickstofftrifluorid-Emissionen aus dem Jahr 2012 entsprechen in ihrer Treibhauswirkung etwa 32 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid.

Angesichts des hohen Treibhausgaspotentials wurde von Wissenschaftlern empfohlen, Stickstofftrifluorid auf die Liste der bedrohlichen Treibhausgase, deren Emissionen nach dem [[Kyoto-Protokoll]] überwacht werden, zu setzen.<ref name="Weiss">{{Literatur |Autor=Ray F. Weiss, Jens Mühle, Peter K. Salameh, Christina M. Harth |Titel=Nitrogen trifluoride in the global atmosphere |Sammelwerk=Geophysical Research Letters |Band=35 |Nummer=20 |Datum=2008-10-01 |Seiten=L20821 |DOI=10.1029/2008GL035913}}</ref> In der [[UN-Klimakonferenz in Doha 2012]] wurde in einem Zusatz zum Kyoto-Protokoll<ref>[http://unfccc.int/kyoto_protocol/doha_amendment/items/7362.php ''Doha Amendment to the Kyoto Protocol – Startseite'']. United Nations, Framework Convention on Climate Change.</ref><ref>[https://unfccc.int/files/kyoto_protocol/application/pdf/kp_doha_amendment_english.pdf ''Doha Amendment to the Kyoto Protocol (PDF, Englisch; 120 kB)'']. United Nations, Framework Convention on Climate Change. Abgerufen am 27. März 2013.</ref> die Chemikalie schließlich am 8. Dezember 2012 in die Liste der Treibhausgase aufgenommen. Diese Ergänzung gilt vom Beginn der zweiten Verpflichtungsperiode – Kyoto II – an bis zum Jahr 2020.

In Deutschland wird die Abgabe von Stickstofftrifluorid seit 2015 statistisch erfasst. Im Jahr 2016 wurden in Deutschland 38 Tonnen an Verwender abgegeben, das sind knapp 58 % weniger als im Vorjahr.<ref>Destatis: ''Abgabe von Schwefelhexafluorid 2016 gestiegen''. In ''[[UmweltMagazin]].'' 47, Nr. 6, 2017, S. 12.</ref>

== Verwendung ==
Stickstofftrifluorid wird in der Halbleiter- und in sehr großer Menge in der [[Flachbildschirm|Flüssigkristallbildschirm]]- und [[Solarzelle|Solarindustrie]] zum [[Plasmaätzen|Reinigen]] der [[PECVD]]-Beschichtungskammern von [[Siliciumdioxid]], [[Siliciumoxidnitrid]] und [[Siliciumnitrid]]-[[Rückstand (Chemie)|Rückständen]] verwendet. Der starke Anstieg der Stickstofftrifluoridkonzentration in der Atmosphäre ist auf diese Anwendungen zurückzuführen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/unterschaetztes-treibhausgas/ |hrsg=Wissenschaft.de |titel=Unterschätztes Treibhausgas |datum=2008-07-03 |zugriff=2019-09-08}}</ref>
Der Ersatz durch giftiges, aber umweltschonenderes [[Fluor]] wird im technischen Maßstab erprobt.<ref name="Oshinowo">{{cite journal | title = Etch performance of Ar/N2/F2 for CVD/ALD chamber clean | author = J. Oshinowo, A. Riva, M Pittroff, T. Schwarze and R. Wieland | journal = Solid State Technology | volume = 52 | issue = 2 | year = 2009 | pages = 20–24 | url = https://www.researchgate.net/profile/Marcello_Riva/publication/251889070_Superior_etch_performance_of_ArN2F2_for_PECVD_chamber_clean/links/5522ef4b0cf2f9c130544afe.pdf}}</ref>
Weiterhin kam es zeitweilig in militärischen Hochenergie-[[Fluorwasserstoff]]-[[Laser]]n (z. B. [[MIRACL]]) zum Einsatz, wurde als [[Oxidator]] in Raketentreibstoffen eingesetzt, als Zusatz zu [[Glühlampe]]n-Gasfüllungen<ref name="Wiberg" /> erprobt und zur Herstellung von extrem giftigem [[Tetrafluorhydrazin]] (N2F4) – einer weiteren Raketentreibstoffkomponente und unerwünschtes Nebenprodukt der Stickstofftrifluoridherstellung – verwendet.

=== Produktion ===
Insgesamt wurden 2008 ungefähr 4000 Tonnen Stickstofftrifluorid produziert.<ref name="Weiss" /> Der weltweit mit Abstand größte Hersteller ist das amerikanische Chemieunternehmen [[Air Products & Chemicals|Air Products & Chemicals Inc.]] Würde die gesamte Stickstofftrifluoridjahresproduktion in die Erdatmosphäre entlassen, entspräche der hierdurch erzeugte Treibhauseffekt dem, der durch die Freisetzung von ungefähr 79 Mio. Tonnen CO2 erzeugt würde. Tatsächlich gelangen 2008 etwa 16 % der Jahresproduktion in die Atmosphäre.<ref name="Weiss" /> Bis 2011 ist dieser Anteil auf etwa 10 % gesunken.<ref name="Arnold" />

== Sicherheitshinweise ==
Stickstofftrifluorid ist nach EG-Richtlinien als ''brandfördernd'' und ''gesundheitsschädlich'' klassifiziert. Es zersetzt sich beim Erhitzen und reagiert heftig mit einigen organischen Verbindungen (z. B. brennbaren Stoffen).

== Literatur ==
* Otto Ruff, Joseph Fischer, Fritz Luft: ''Das Stickstoff-3-fluorid.'' In: ''[[Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie]].'' 172, 1928, S. 417–425, {{DOI|10.1002/zaac.19281720132}}.
* Otto Ruff: ''Zur Kenntnis des Stickstoff-3-fluorids.'' In: ''Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.'' 197, 1931, S. 273–286, {{DOI|10.1002/zaac.19311970125}}.
* Otto Ruff, Lisbeth Staub: ''Stickstofffluoride und ihre Bildungsbedingungen.'' In: ''Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.'' 198, 1931, S. 32–38, {{DOI|10.1002/zaac.19311980103}}.
* G. Brauer (Hrsg.): ''Handbook of Preparative Inorganic Chemistry.'' 2. Auflage. Band 1, Academic Press 1963, ISBN 0-12-126601-X, S. 181–183.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Stickstoffhalogenide}}

[[Kategorie:Stickstoffverbindung]]
[[Kategorie:Fluorverbindung]]

Stickstofftrifluorid - Versionsgeschichte

imported>ChemoBot: Entferne Parameter „Suchfunktion“ aus {{Infobox Chemikalie}} und bereinige Leerzeilen