三フッ化窒素のソースを表示

{{chembox
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|   Name = 三フッ化窒素
|   ImageFile = Nitrogen-trifluoride-2D-dimensions.png
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|   ImageName = Nitrogen trifluoride
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|   ImageName1 = Nitrogen trifluoride
|   IUPACName = Nitrogen trifluoride
|   OtherNames = Nitrogen fluoride<br/>Trifluoramine<br />Trifluorammonia
| Section1 = {{Chembox Identifiers
|   CASNo = 7783-54-2
|    CASNo_Ref = {{cascite}}
|   PubChem = 24553
|   RTECS = QX1925000
|   UNNumber = 2451
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
|   Formula = NF<sub>3</sub>
|   MolarMass = 71.0019 g/mol
|   Appearance = 無色の気体
|   Density = 3.003 kg/m<sup>3</sup> (1 atm, 15 ℃)<br />1.885 g/cm<sup>3</sup> (liquid at b.p.)
|   Solubility = 0.021 vol/vol (20 ℃, 1 bar)
|   MeltingPtC = −207.15
|   BoilingPtC = −129.1
|   pKb = 
  }}
| Section3 = {{Chembox Structure
|   MolShape = trigonal pyramidal
|   Dipole = 0.234 D
  }}<!--
| [[Bond angle]]
| 102.3°
 -->
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   ExternalMSDS = [http://encyclopedia.airliquide.com/sds/en/091_AL_EN.pdf Air Liquide MSDS]
|   EUIndex = 掲載なし
|   NFPA-H = 1 
|   NFPA-F = 0
|   NFPA-R = 0
|   NFPA-O = OX
|   FlashPt = 不燃性
  }}
}}

'''三フッ化窒素'''（さんフッかちっそ）は[[化学式]] NF<sub>3</sub>で表される[[無機化合物]]。この[[窒素]]-[[フッ素]]化合物は無色、有毒、無臭、不燃性、助燃性の気体である。半導体化学でエッチングガスとして使われるため、使用は増加傾向にある。

==用途==
三フッ化窒素は[[シリコンウェハー]]の{{仮リンク|プラズマエッチング|en|plasma etching}}に使われる。特に液晶ディスプレイやシリコンベースの太陽電池フィルム用の[[プラズマCVD]]処理室の洗浄に使われる。このガスが分解してできるフッ素の[[ラジカル (化学)|ラジカル]]が{{仮リンク|ポリシリコン|en|polysilicon}}や[[窒化ケイ素]]や[[二酸化ケイ素]]と反応して分解させる。三フッ化窒素は[[ケイ化タングステン]]（{{仮リンク|タングステンシリサイド|en|tungsten silicide}}、WSi<sub>2</sub>）と一緒に[[化学気相成長]]させて、[[タングステン]]を作るのにも使われる。NF<sub>3</sub>は当初、{{仮リンク|ヘキサフルオロエタン|en|hexafluoroethane}}や[[六フッ化硫黄]]のような[[パーフルオロカーボン]]と比べて環境に与える悪影響が少ないと考えられていた<ref name=Reich>{{cite journal
 | title = Environmentally friendly wafer production: {{chem|NF|3}} remote microwave plasma for chamber cleaning
 | author = H. Reichardt , A. Frenzel and K. Schober
 | doi = 10.1016/S0167-9317(00)00505-0 
 | journal = Microelectronic Engineering
 | volume = 56
 | issues = 1-2
 | year = 2001
 | pages = 73–76}}</ref> 。近年フッ素ガスが、三フッ化窒素よりも環境への負荷が小さい代替品として、フラットパネルや太陽電池の量産工程用として導入されている<ref name=Oshinowo>{{cite journal
 | title = Etch performance of Ar/N<sub>2</sub>/F<sub>2</sub> for CVD/ALD chamber clean 
 | author = J. Oshinowo, A. Riva, M Pittroff, T. Schwarze and R. Wieland 
 | journal = Solid State Technology
 | volume = 52
 | issues = 2
 | year = 2009
 | pages = 20–24}}</ref>。
三フッ化窒素は取り扱いの容易さと安定性から、[[化学レーザー]]の一種である[[フッ化水素レーザー]]に用いられる。

==合成方法と反応性==
二元素から成るフッ化物の中で、NF<sub>3</sub> はフッ素と窒素からは直接合成できない珍しい例である。ほとんどの元素はフッ素ガスと反応し、時には激しく反応する。しかし、N<sub>2</sub> と F<sub>2</sub> とを直接反応させることはできない。

NF<sub>3</sub> を初めて合成したのは{{仮リンク|オットー・ラフ|en|Otto Ruff}}であり、ラフは1903年に始めた最初の取り組みから25年後の1928年に、[[フッ化アンモニウム]]と[[フッ化水素]]の溶融混合物を電気分解するという方法を使って NF<sub>3</sub> を得ることができた<ref>{{cite journal
| title = Das Stickstoff-3-fluorid
| author = Otto Ruff, Joseph Fischer, Fritz Luft
| journal = Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie
| year = 1928
| volume = 172
| issue = 1
| pages = 417–425
| doi = 10.1002/zaac.19281720132
}}</ref>。これにより、三フッ化窒素は[[塩化窒素|三塩化窒素]]よりもはるかに反応性が低いことが判明した。今日では、アンモニアとフッ素ガスを反応させる方法を使ったり、ラフの方法を改良した方法を使ったりする<ref name=Kirk>Philip B. Henderson, Andrew J. Woytek "Fluorine Compounds, Inorganic, Nitrogen" in Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 1994, John Wiley & Sons, NY. {{DOI|10.1002/0471238961.1409201808051404.a01}} Article Online Posting Date: December 4, 2000</ref>
。

NF<sub>3</sub>は気体であり、高圧ボンベに入れて輸送される。

===反応===
NF<sub>3</sub>は水にわずかに溶ける。水と反応することはない。NF<sub>3</sub>の[[双極子|双極子モーメント]]は小さく、0.2340 D である。一方 NH<sub>3</sub> は塩基性であり、双極子モーメントは 1.47 D と高い<ref>Thomas M. Klapötke “Nitrogen–fluorine compounds” Journal of Fluorine Chemistry Volume 127, 2006, pp. 679-687. {{doi|10.1016/j.jfluchem.2006.03.001}}</ref>。

NF<sub>3</sub>は弱い酸化剤としてはたらく。

塩化水素と反応して塩素を発生する：
: <chem>2NF3\ + 6 HCl -> 6HF\ + N2\ + 3Cl2</chem>

高温で金属に接触すると、{{仮リンク|テトラフルオロヒドラジン|en|tetrafluorohydrazine}}を発生する。
: <chem>2NF3\ + Cu -> N2F4\ + CuF2</chem>

NF3はフッ素、[[五フッ化アンチモン]]と反応して{{仮リンク|テトラフルオロアンモニウム|en|tetrafluoroammonium}}塩を発生する：
: <chem>NF3\ + F2\ + SbF5 -> NF4^+SbF6^-</chem>

== 温室効果ガス==
NF<sub>3</sub> は[[温室効果ガス]]の一種だが、使用量が少ないため、SF<sub>6</sub> や[[パーフルオロカーボン]]と比較して[[地球の大気]]に対する環境に与える影響は小さいと言われてきた<ref name=prather08/><ref name=tsai08>{{cite journal | last=Tsai | first= W.-T. | year=2008 | title=Environmental and health risk analysis of nitrogen trifluoride ({{chem|NF|3}}), a toxic and potent greenhouse gas | journal=J. Hazard. Mat. | volume= 159| doi=10.1016/j.jhazmat.2008.02.023 | pages=257}}</ref>。{{chem|NF|3}}の[[地球温暖化係数]](GWP)は[[二酸化炭素|CO<sub>2</sub>]]の17,200倍である<ref name="WG1Full">{{Citation | title=Climate Change 2007: The Physical Sciences Basis | url=http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter2.pdf | publisher=Intergovernmental Panel on Climate Change | accessdate=2008-07-03}}</ref><ref name="CAT.INIST">{{cite journal | last=Robson | first=J.I. | coauthors=Gohar, L.K., Hurley, M.D., Shine, K.P. and Wallington, T. | year=2006 | title=Revised IR spectrum, radiative efficiency and global warming potential of nitrogen trifluoride | journal=Geophysical Research Letters | volume=33 | url=http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=17893800 | doi=10.1029/2006GL026210 | pages=L10817}}</ref><ref name=NYTimes20080901>
{{cite news
 |url         = https://www.nytimes.com/2008/09/02/science/02nitr.html?ref=science
 |title       = Beyond Carbon: Scientists Worry About Nitrogen’s Effects
 |publisher   = [[New York Times]]
 |author      = Richard Morgan
 |date        = 2008-09-01
 |accessdate  = 2008-09-07
 |quote       = 
 |archiveurl  = https://webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.nytimes.com%2F2008%2F09%2F02%2Fscience%2F02nitr.html%3Fref%3Dscience&date=2008-09-07
 |archivedate = 2008年9月7日
}} 
</ref>。NF<sub>3</sub> の温室効果ガスとしての寿命は740年である<ref name="WG1Full"/>。NF<sub>3</sub> は排出量が少ないとして、[[京都議定書]]で定められた温室効果ガスには含まれていない。GWP 16,800、寿命 550年とする報告もある<ref name=prather08/>。

1992年までの生産量は100トンに達していなかったが、2007年の生産量は4000トンに上ると見られており、使用量は増加傾向にある<ref name=prather08>{{cite journal | last=Prather | first=M.J. | coauthors=Hsu, J. | year=2008 | title={{chem|NF|3}}, the greenhouse gas missing from Kyoto | journal=Geophysical Research Letters | volume=35 | doi=10.1029/2008GL034542 | url=http://www.agu.org/journals/gl/gl0812/2008GL034542/ | pages=L12810}}</ref>。2010年の全世界での生産量は8000トンになると見られている<ref>{{cite news | url = http://www.latimes.com/news/nationworld/nation/la-na-climate8-2008jul08,0,7460950.story | title = A climate threat from flat TVs, microchips | date = 2008-07-08 | author = M. Roosevelt}}</ref><ref>{{cite news |last= Hoag |first= Hannah |title= The Missing Greenhouse Gas |work= Nature Reports Climate Change |publisher= [[Nature (journal)|Nature News]] |date= 2008-07-10 |url= http://www.nature.com/climate/2008/0808/full/climate.2008.72.html |doi= 10.1038/climate.2008.72 }}</ref>。大気中の蓄積量は2006年には4200トン、2008年には5400トンに上ると見られている。2008年時点での温室ガスとしての影響は、二酸化炭素の0.15%にすぎない<ref>MSN産経ニュース [http://eetimes.jp/article/22492 温室効果ガスの三フッ化窒素、従来推定量の4倍以上が大気中に]、2008年10月28日、2009年11月7日閲覧</ref>。

== 安全性 ==
=== 人体 ===
時間加重平均限界値（TLV-TWA）は10ppmである<ref name="toho">[https://www.toyokokagaku.co.jp/product/gas/physical/nf3.html NF3 三フッ化窒素]</ref>。{{chem|NF|3}}は短時間なら皮膚と接触しての危険性は無く、[[粘膜]]や眼に与える影響も小さい。肺に吸い込んだ場合には[[窒素酸化物]]並みの[[毒|毒性]]があり、ひどい場合には血中の[[ヘモグロビン]]を[[メトヘモグロビン]]に変化させて[[メトヘモグロビン血症]]<ref name=gasworld08>{{cite web | url=http://www.gasworld.com/news.php?a=2896 | title=Nitrogen trifluoride - Cleaning up in electronic applications | last=Malik | first=Yogender | publisher=Gasworld | date=2008-07-03 | accessdate=2008-07-15}} </ref>となる。

=== 反応性 ===
三フッ化窒素は[[助燃性]]がある<ref name=toho/>。

==脚注==
{{reflist|2}}

==外部リンク==
* [https://web.archive.org/web/20060116134617/http://www.npi.gov.au/database/substance-info/profiles/44.html National Pollutant Inventory - Fluoride and compounds fact sheet]
* [http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7783542 WebBook page for NF3]

{{窒素の化合物}}
{{DEFAULTSORT:さんふつかちつそ}}
[[Category:無機窒素化合物]]
[[Category:フッ化物]]
[[Category:温室効果ガス]]