四氟化碳
四化碳，化学式为CF4，又称为四氟甲、氟利昂14及R 14。它是一种卤代烃，也可以被视为一种无机化合物。在常温常压下，四氟化碳为无色气体，不溶于水，但溶于苯和三氯甲烷。它具有单斜晶系的结构，在零下198°C时，晶格常数为a = 8.597, b = 4.433, c = 8.381 (.10-1 nm)，β = 118.73°。四氟化碳主要用于各种集成电路的等离子刻蚀工艺，也用作激光气体、低温制冷剂、溶剂、润滑剂、绝缘材料、红外检波管的冷却剂。然而，四氟化碳也是一种强效的温室气体，具有很高的键结合能力，因此需要谨慎使用。
简介
四氟化碳(碳 tetrafluoride),分子式是CF4,亦称全氟化碳
物理性质
熔点183.6℃，
沸点128.1℃，
液体密度（-128℃）1.603g/cm3，
液体折光率（-173℃）1.515，
固体转变点72.2K，
临界温度45.67℃，
临界压力3.73MPa，
临界密度7.1dm3/摩尔，
临界压缩因子：0.279
van der Waals面积（cm·mol）：4.600×10
an der Waals体积（cm·mol）：27.330
Lennard-Jones参数（A）：4.5306
Lennard-Jones参数（K）：158.90
气相标准(J·mol·K) ：261.40
气相标准热熔(J·mol·K)：61.05
标准摩尔生成-932.31 kJ/mol，
标准摩尔生成熵261.04J/（mol﹒K），
标准摩尔自由能-929.84 kJ/mol，
标准摩尔生成自由能-887.41 kJ/mol。
市场价格：
约260元/千克
历史
1926年，首次制得纯净的四氟化碳。
化学性质
相对分子量88.00。在常温下，四氟化碳是无色、无臭、不燃的易压缩性气体，挥发性较高，是最稳定的有机化合物之一，不易溶于水。在900℃时，不与铜、、钨、反应，仅在碳弧温度下缓慢分解，微溶于水，在25℃及0.1Mpa下其溶解度为0.0015%（重量比），然而与可燃性气体燃烧时，会分解产生有毒氟化物。
环境影响
四氟化碳是一种造成温室效应的气体。它非常稳定，可以长时间停留在大气层中，是一种非常强大的温室气体。它在大气中的寿命约为50,000年，全球增温(全球暖化)系数是6,500（二氧化碳的系数是1）。虽然结构与氟利昂相似，但四氟化碳不会破坏臭氧层。这是因为导致臭氧层破坏的是氟氯烃中的氯原子，它被紫外线辐射击中时会分离。碳氟键比较强，因此分离的可能性比较低。
合成方法
1.由碳与氟反应，或一氧化碳与氟反应，或碳化硅与氟反应，或萤石与石油焦在电炉里反应，或氟利昂-12与氟化氢反应，或四氯化碳与氟化银反应，或四氯化碳与氟化氢反应，都能生成四氟化碳。四氯化碳与氟化氢的反应在填有氢氧化铬的高温镍管中进行，反应后的气体经水洗、碱洗除去酸性气体，再通过冷冻，用硅胶除去气体中的水分，最后经精馏而得成品。
2.预先称取5～10g的碳化硅粉末和0.1g的单质硅粉，置于镍盘中，使硅和碳化硅充分接触后，将镍盘放入蒙乃尔合金反应管中，向反应管内通入氟气，氟气先和单质硅反应，反应放热后，氟开始和碳化硅进行反应，通入等体积的干燥氮气以稀释氟气，使反应继续进行，生成气体通过液氮冷却的镍制捕集器冷凝，然后慢慢地气化后，将其通过装有氢氧化钠的洗气瓶除去四氟化硅，随后通过硅胶和五氧化二磷干燥塔得到最终产品。
3.以活性炭与氟为原料经氟化反应制备。在装有活性炭的反应炉中，缓缓通入高浓氟气，并通过加热器加热、供氟速率和反应炉冷却控制反应温度。产品经除尘，碱洗除去HF、CoF2、SiF4、CO2等杂质、再经脱水可获得含量约为85%的粗品。将粗品引入低温精馏釜中进行间歇粗馏，通过控制精馏温度，除去O2、N2、H2，得到高纯CF4。
应用
四氟化碳是目前微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体，其
高纯气及四氟化碳高纯气配高纯氧气的混合体，可广泛应用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨薄膜材料的蚀刻。对于硅和二氧化硅体系，采用CF4-H2反应离子刻蚀时，通过调节两种气体的比例，可以获得45：1的选择性，这在刻蚀多晶硅栅极上的二氧化硅薄膜时很有用。
在电子器件表面清洗、太阳能电池的生产、激光技术、气相绝缘、低温制冷、泄漏检验剂、控制宇宙火箭姿态、印刷电路生产中的去污剂等方面也大量使用。
由于化学稳定性极强，CF4还可以用于金属冶炼和塑料行业等。
四氟化碳的溶氧性很好，因此被科学家用于超深度潜水实验代替普通压缩空气。目前已在老鼠身上获得成功，在275米到366米的深度内，小白鼠仍可安全脱险。
用途
用于各种集成电路的等离子刻蚀工艺，也用作激光气体，用于低温制冷剂、溶剂、润滑剂、绝缘材料、红外检波管的冷却剂。
是微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体，四氟甲烷高纯气及四氟甲烷高纯气、高纯氧的混合气，可广泛应用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨等薄膜材料的蚀刻，在电子器件表面清洗、太阳能电池生产、激光技术、低温制冷、泄漏检验、印刷电路生产中的去污剂等方面也大量使用。
用作低温制冷剂及集成电路的等离子干法蚀刻技术。
包装贮运
包装，标志及贮运
四氟化碳的充装及贮运应符合《气瓶安全监察规程》的相关规定。
包装四氟化碳的气瓶应符合GB 5099，GB/T 11640 的规定。
推荐使用内表面处理的气瓶。推荐使用CGA350 钢阀。
应防止瓶口被污染和泄露。
四氟化碳的充装应符合GB14194的相关规定。
气瓶颜色标志应符合GB7144的规定。
运输时，四氟化碳气瓶上应附有GB 190 中制定的标志。
包装容器上应标明“电子四氟化碳”字样。
四氟化碳的充装量的质量计。
四氟化碳出厂时应附有质量合格证，其内容至少应包括：
产品名称，生产厂名称
生产日期或批号，充装质量（KG）
标准号及技术指标，检验员号。
四氟化碳成品应存放在阴凉，干燥，通风的库房内，严禁曝晒，远离热源。
储存注意事项：储存于阴凉、通风的不燃气体专用库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易（可）燃物、氧化剂分开存放，切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。
安全
吸入四氟化碳的后果与浓度有关，包括头痛、恶心、头昏眼花及心血管系统的破坏（主要是心脏）。长时间接触会导致严重的心脏破坏。
四氟化碳的密度比较高，可以填满地面空间范围，在不通风的地方会导致窒息。
毒理学数据
1.急性毒性 水溶性偶氮引发剂资料
2.刺激性 暂无资料
3.其他 LCLo：895000ppm（大鼠吸入，15min）
分子结构数据
2、摩尔体积（m3/mol）：66.8
3、等张比容（90.2K）：105.0
4、表面张力（dyne/cm）：6.0
5、介电常数：无可用
6、偶极距（10-24cm3）：无可用
7、极化率：2.89
计算化学数据
1、疏水参数计算参考值（XlogP）：1.8
2、氢键供体数量：0
3、氢键受体数量：4
4、可旋转化学键数量：0
5、互变异构体数量：
6、拓扑分子极性表面积（TPSA）：0
7、重原子数量：5
8、表面电荷：0
9、复杂度：19.1
10、同位素原子数量：0
11、确定原子立构中心数量：0
12、不确定原子立构中心数量：0
13、确定化学键立构中心数量：0
14、不确定化学键立构中心数量：0
15、共价键单元数量：1
生态学数据
1.生态毒性 水溶性偶氮引发剂资料
2.生物降解性 暂无资料
3.非生物降解性 暂无资料
4.其他有害作用 温室气体，其造成温室效应的作用是二氧化碳的数千倍。氟代烃的低层大气中比较稳定，而在上层大气中可被能量更大的紫外线分解。
性质与稳定性
常温常压下稳定，避免强氧化剂、易燃或可燃物。不燃气体，遇高热后容器内压增大，有开裂、爆炸危险。化学性质稳定，不燃。常温下只有液氨钠试剂能发生作用。
参考资料
Carbon tetrafluoride.PubChem.2024-11-17