Трифторид бора - Boron trifluoride

Трифторид бора
Трехфтористый бор в 2D
Трехфтористый бор в 3D
Имена
Другие названия
Фторид бора, трифторборана
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.699 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
Номер RTECS
UNII
Номер ООН сжатый: 1008 .
дигидрат трифторида бора: 2851 .
  • InChI = 1S / BF3 / c2-1 (3) 4  проверять Y
    Ключ: WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N  проверять Y
  • FB (F) F
Характеристики
BF 3
Молярная масса 67,82 г / моль (безводный)
103,837 г / моль (дигидрат)
Появление бесцветный газ (безводный)
бесцветная жидкость (дигидрат)
Плотность 0,00276 г / см 3 (безводный газ)
1,64 г / см 3 (дигидрат)
Температура плавления -126,8 ° С (-196,2 ° F, 146,3 К)
Точка кипения -100,3 ° С (-148,5 ° F, 172,8 К)
экзотермическое разложение (безводный)
очень растворим (дигидрат)
Растворимость растворим в бензоле , толуоле , гексане , хлороформе и метиленхлориде
Давление газа > 50 атм (20 ° C)
0 Д
Термохимия
50,46 Дж / моль К
254,3 Дж / моль К
-1137 кДж / моль
-1120 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасности ICSC 0231
Пиктограммы GHS Нажмите. ГазОстрая токсичность. 2Skin Corr. 1АGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHS Опасность
H280 , H330 , H314 , H335 , H373
Р260 , Р280 , Р303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P310 , P305 + 351 + 338 , P403 + 233
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания Не воспламеняется
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
1227 частей на миллион (мышь, 2 часа)
39 частей на миллион (морская свинка, 4 часа)
418 частей на миллион (крыса, 4 часа)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
C 1 частей на миллион (3 мг / м 3 )
REL (рекомендуется)
C 1 частей на миллион (3 мг / м 3 )
IDLH (Непосредственная опасность)
25 частей на миллион
Родственные соединения
Другие анионы
трихлорид
бора трибромид
бора трииодид бора
Другие катионы
фторид алюминия фторид
галлия (III) фторид
индия (III) фторид
таллия (III)
Родственные соединения
монофторид бора
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N   проверить  ( что есть    ?) проверять Y ☒ N
Ссылки на инфобоксы

Трифторид бора представляет собой неорганическое соединение с формулой BF 3 . Этот едкий бесцветный токсичный газ образует белые пары во влажном воздухе. Это полезная кислота Льюиса и универсальный строительный блок для других соединений бора .

Структура и склеивание

Геометрия молекулы БФ 3 является тригональной плоской . Его симметрия D 3h соответствует предсказанию теории VSEPR . Молекула не имеет дипольного момента в силу своей высокой симметрии. Молекула изоэлектронна карбонат-аниону CO. 2-
3 .

BF 3 обычно называют « электронодефицитным », это описание подкрепляется его экзотермической реакционной способностью по отношению к основаниям Льюиса .

В тригалогенидах бора , BX 3 , длина связей B – X (1,30 Å) короче, чем можно было бы ожидать для одинарных связей, и эта короткость может указывать на более сильную π-связь B – X во фториде. Простое объяснение вызывает допущенное симметрией перекрытие ап-орбитали на атоме бора с синфазной комбинацией трех одинаково ориентированных p-орбиталей на атомах фтора. Другие указывают на ионную природу связей в BF 3 .

Схема пи-связывания трифторида бора

Синтез и обработка

BF 3 получают реакцией оксидов бора с фтороводородом :

B 2 O 3 + 6 HF → 2 BF 3 + 3 H 2 O

Обычно HF получают на месте из серной кислоты и флюорита (CaF 2 ). Ежегодно производится примерно 2300-4500 тонн трифторида бора.

Лабораторные весы

Для реакций в лабораторном масштабе BF 3 обычно получают in situ с использованием эфирата трифторида бора , который является коммерчески доступной жидкостью.

Существуют многочисленные лабораторные пути к материалам, не содержащим растворителей. Хорошо задокументированный способ включает термическое разложение диазониевых солей BF. -
4 :

PhN 2 BF 4 → PhF + BF 3 + N 2

В качестве альтернативы он возникает в результате реакции тетрафторбората натрия , триоксида бора и серной кислоты :

6 NaBF 4 + B 2 O 3 + 6 H 2 SO 4 → 8 BF 3 + 6 NaHSO 4 + 3 H 2 O

Характеристики

Безводный трифторид бора имеет точку кипения -100,3 ° C и критическую температуру -12,3 ° C, поэтому его можно хранить в виде охлажденной жидкости только между этими температурами. Емкости для хранения или транспортировки должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать внутреннее давление, поскольку отказ системы охлаждения может вызвать повышение давления до критического значения 49,85 бар (4,985 МПа).

Трифторид бора вызывает коррозию. Металлы, подходящие для оборудования, работающего с трифторидом бора, включают нержавеющую сталь , монель и хастеллой . В присутствии влаги вызывает коррозию стали, в том числе нержавеющей стали. Реагирует с полиамидами . Политетрафторэтилен , полихлортрифторэтилен , поливинилиденфторид и полипропилен демонстрируют удовлетворительную стойкость. Смазка используется в оборудовании , должны быть фторуглеродный на основе, как трифторид бора вступает в реакцию с углеводородной основе из них.

Реакции

В отличие от тригалогенидов алюминия и галлия, все тригалогениды бора являются мономерными. Они претерпевают быстрые реакции галогенидного обмена:

BF 3 + BCl 3 → BF 2 Cl + BCl 2 F

Из-за легкости этого процесса обмена смешанные галогениды не могут быть получены в чистом виде.

Трифторид бора - это универсальная кислота Льюиса, которая образует аддукты с такими основаниями Льюиса, как фторид и простые эфиры :

CsF + BF 3 → CsBF 4
O (C 2 H 5 ) 2 + BF 3 → BF 3 · O (C 2 H 5 ) 2

Соли тетрафторбората обычно используются в качестве некоординирующих анионов . Аддукт с диэтиловым эфиром , диэтилэфиратом трифторида бора или просто эфиратом трифторида бора (BF 3 · O (Et) 2 ) представляет собой жидкость, с которой удобно обращаться, и, следовательно, широко используется в качестве лабораторного источника BF 3 . Другой распространенный аддукт - это аддукт с диметилсульфидом (BF 3 · S (Me) 2 ), с которым можно обращаться как с чистой жидкостью.

Сравнительная кислотность Льюиса

Все три более легких тригалогенида бора, BX 3 (X = F, Cl, Br), образуют стабильные аддукты с общими основаниями Льюиса. Их относительные льюисовские кислотности можно оценить с точки зрения относительной экзотермичности реакции образования аддукта. Такие измерения выявили следующую последовательность кислотности Льюиса:

BF 3 <BCl 3 <BBr 3 (сильнейшая кислота Льюиса)

Эта тенденция обычно объясняется степенью π-связи в планарном тригалогениде бора, которая будет потеряна при пирамидализации молекулы BX 3 . который следует этой тенденции:

BF 3 > BCl 3 > BBr 3 (наиболее легко пирамидализированный)

Однако критерии оценки относительной прочности π-связи не ясны. Одно из предположений состоит в том, что атом F мал по сравнению с более крупными атомами Cl и Br, и неподеленная пара электронов в p z F легко и легко передается и перекрывается на пустую p z -орбиталь бора. В результате пи-донорство F больше, чем у Cl или Br.

В альтернативном объяснении низкая кислотность Льюиса для BF 3 объясняется относительной слабостью связи в аддуктах F 3 B-L.

Гидролиз

Трифторид бора реагирует с водой с образованием борной кислоты и фторборной кислоты . Реакция начинается с образования аддукта аква, H 2 O-BF 3 , который затем теряет HF, который дает фторборную кислоту с трифторидом бора.

4 BF 3 + 3 H 2 O → 3 HBF 4 + B (OH) 3

Более тяжелые тригалогениды не вступают в аналогичные реакции, возможно, из-за меньшей стабильности тетраэдрических ионов BCl -
4 и BBr -
4 . Из-за высокой кислотности фторборной кислоты ион фторбората можно использовать для выделения особенно электрофильных катионов, таких как ионы диазония , которые иначе трудно выделить в виде твердых веществ.

Использует

Органическая химия

Трифторид бора чаще всего используется в качестве реагента в органическом синтезе , обычно как кислота Льюиса . Примеры включают:

Ниша использует

Другие, менее распространенные применения трифторида бора включают:

Открытие

Трифторид бора был открыт в 1808 году Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром , которые пытались выделить « плавиковую кислоту » (т.е. плавиковую кислоту ) путем объединения фторида кальция с застеклованной борной кислотой . Образовавшиеся пары не смогли протравить стекло, поэтому они назвали его фтористоводородным газом .

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки