Trifluoreto de cloro, ClF₃

O trifluoreto de cloro, fórmula Cl F₃ - 92,45 g.mol^-1 é um gás incolor (T. F. - 76 °C e T.E. 11,8 °C) com odor doce mas sufocante nas condições ambiente.

Na molécula de trifluoreto de cloro, salienta-se:

O trifluoreto de cloro é um composto químico muito desagradável, tóxico, corrosivo e intensamente reativo. Quando pressurizado, apresenta-se como um líquido amarelo-esverdeado.
Possui diversas aplicações, muitas delas nocivas. Durante a Segunda Guerra Mundial, o trifluoreto de cloro foi utilizado na fabricação de bombas incendiárias. Ele também foi utilizado como oxidante em combustíveis de foguetes, além de ser usado no reprocessamento de barras de combustível nuclear.

O trifluoreto de cloro é muito tóxico, sendo irritante e corrosivo para a pele. Seu vapor é irritante para os olhos, nariz e garganta. Os danos aos olhos são permanentes. Provoca queimaduras na pele e úlceras muito dolorosas, onde a dor não é imediatamente aparente, o que aumenta o perigo. Seus efeitos tóxicos têm sido atribuídos aos produtos de hidrólise como HF e ClO₂.

Pode ser preparado através do aquecimento de uma mistura de flúor e cloro a, aproximadamente, 280 °C, em um recipiente feito de níquel, metal Monel (uma liga metálica de níquel (~ 67%) e cobre (~ 30%)) resistente à corrosão ou Kel-F (Policlorotrifluoretileno), um polímero de flúor com formula (CF₂CClF)n .

Cl₂ + 3 F₂ →2 ClF₃

O trifluoreto de cloro reage com quase todas as coisas. É uma das substâncias mais reativas que se conhece e um agente de fluoração comparável com o próprio flúor. Reage de forma explosiva com água; inflama muitos metais, não-metais e compostos orgânicos; e faz com que roupas, madeira, e cabelo explodam em chamas. Os recipientes mais adequados para seu armazenamento são os mesmos descritos anteriormente para sua preparação. Quando puro e seco, pode ser também manuseado em vidro Pyrex ou de quartzo.
No ClF3, o átomo de cloro tem cinco pares de elétrons em sua camada externa, três destes estão nas ligações Cl-F e dois são pares de elétrons não-ligados. Estes se mantêm tão distantes quanto possível, para minimizar a repulsão entre cada uma das nuvens eletrônicas carregadas negativamente, adotando uma configuração bipiramidal trigonal. Os dois pares de elétrons não-ligados ocupam uma posição equatorial com ângulo de 120 ° entre si, o que dá o arranjo de menor energia dos pares de elétrons na molécula. Como as repulsões envolvendo os pares de elétrons não-ligados são mais fortes que aquelas envolvendo os pares de elétrons ligados, o ângulo de F-Cl-F é um pouco menor do que 180 °. Logo, a molécula tem uma forma de T levemente torcida.

Sua reação muito exotérmica com a hidrazina fez com que se tornasse um propelente extremamente poderoso para combustíveis de foguetes no final dos anos de 1950.

3 N₂H₄ + 4 ClF₃ → 3 N₂ + 12 HF + 2 Cl₂

Durante a fabricação de materiais semicondutores pela técnica de Deposição Química de Vapor (Chemical Vapor Deposition), a deposição de material sobre o substrato de silício é acompanhada pela formação de depósitos nas paredes do recipiente. Nos últimos anos, o ClF3 tem sido reconhecido como o melhor agente de limpeza para ferramentas de processamento de semicondutores.

Fonte:
Baseado no texto de Simon Cotton, Uppingham School, Rutland, UK. Originalmente publicado em:
http://www.chm.bris.ac.uk/motm/clf3/clf3.htm
Autor: Rafael Garrett, doutorando em química do IQ-UFRJ