Фтороборная кислота - Fluoroboric acid

Фторборная кислота
Каноническая, скелетная формула фторборной кислоты
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Тетрафторборная кислота
Другие названия
тетрафторборная кислота, тетрафторборануид оксония, тетрафтороборат оксония (1-)
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.037.165 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
21702
MeSH Фтороборная + кислота
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 1775
  • InChI = 1S / BF4H / c2-1 (3,4) 5 / h2H ☒N
    Ключ: YKRRMQXMWYXWJW-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • F [B -] (F) (F) [FH +]
  • [H +]. F [B -] (F) (F) F
Характеристики
B F 4 H
Молярная масса 87,81  г · моль -1
Появление Бесцветная жидкость
Температура плавления -90 ° С (-130 ° F, 183 К)
Точка кипения 130 ° С (266 ° F, 403 К)
Кислотность (p K a ) ~ 1,8 (раствор MeCN)
Опасности
Паспорт безопасности Внешний паспорт безопасности материала
Едкий C
R-фразы (устаревшие) R34
S-фразы (устаревшие) (S1 / 2) , S26 , S27 , S45
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
0
0
Родственные соединения
Родственные соединения
Фтористый водород

Трифликовая кислота

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Фторборная кислота или тетрафторборная кислота (архаически борная кислота ) представляет собой неорганическое соединение с химической формулой [H + ] [BF 4 - ], где H + представляет собой сольватированный протон. Растворителем может быть любое подходящее основное вещество Льюиса. Например, в воде его можно представить как H
3
OBF
4
(тетрафторборат оксония), хотя более реалистично, несколько молекул воды сольватируют протон: [H (H 2 O) n + ] [BF 4 - ]. Сольват этилового эфира также коммерчески доступен: [H (Et 2 O) n + ] [BF 4 - ], где n , скорее всего, равно 2. В отличие от сильных кислот, таких как H 2 SO 4 или HClO 4 , чистое несольватированное вещество не существуют (см. ниже).

Он в основном производится как предшественник других солей фторборатов. Это сильная кислота . Фторборная кислота оказывает разъедающее действие на кожу. Он коммерчески доступен в виде раствора в воде и других растворителях, таких как диэтиловый эфир . Это сильная кислота со слабо координирующим неокисляющим основанием конъюгата. Он структурно похож на хлорную кислоту , но не имеет опасностей, связанных с окислителями .

Структура и производство

Чистый HBF 4 был описан как «несуществующее соединение», поскольку ожидается, что достаточно «голый» протон отвлечет фторид от тетрафторборат-иона с образованием фтористого водорода и трифторида бора : [H + ] [BF 4 - ] → HF + BF 3 . (То же самое верно и для суперкислот, которые известны под простыми формулами HPF 6 и HSbF 6. ) Однако раствор BF 3 в HF очень кислый, имея приблизительный вид [H 2 F + ] [BF 4 - ] и функция кислотности Гаммета –16,6 при 7 мол.% BF 3 , что легко квалифицируется как суперкислота. Хотя не содержащий растворителя HBF 4 не был выделен, его сольваты хорошо охарактеризованы. Эти соли состоят из протонированного растворителя в виде катиона, например H 3 O + и H
5
О+
2
, а тетраэдрический BF-
4
анион. Анион и катионы сильно связаны водородными связями.

Субъединица кристаллической структуры H 3 OBF 4, подчеркивающая водородную связь между катионом и анионом

Водные растворы HBF 4 получают растворением борной кислоты в водной плавиковой кислоте . Три эквивалента HF реагируют с образованием промежуточного трифторида бора, а четвертый дает фторборную кислоту:

В (ОН) 3 + 4 HF → H 3 O + + BF-
4
+ 2 Н 2 О

Безводные растворы можно приготовить обработкой водной фторборной кислоты уксусным ангидридом .

Кислотность

Кислотность фторборной кислоты усложняется тем, что название относится к нескольким различным видам H (OEt 2 ) + BF.-
4
, H 3 O + BF-
4
, и HF . BF 3 - каждый с разной кислотностью. Водный pK a указан как -0,44. Титрование NBu+
4
BF-
4
в растворе ацетонитрила указывает на то, что HBF 4 , т.е. HF . BF 3 в этом растворителе имеет pK a 1,6. Таким образом, его кислотность сопоставима с кислотностью фторсульфоновой кислоты .

Приложения

Фторборная кислота является основным предшественником фторборатных солей, которые обычно получают обработкой оксидов металлов фторборной кислотой. Неорганические соли являются промежуточными продуктами при производстве огнестойких материалов и фритт для глазури , а также при электролитическом образовании бора . HBF 4 также используется при травлении алюминия и кислотном травлении.

Органическая химия

HBF 4 используется в качестве катализатора для алкилирования и полимеризации . В реакциях защиты углеводов эфирная фторборная кислота является эффективным и экономичным катализатором реакций трансацеталирования и изопропилидирования. Растворы ацетонитрила расщепляют ацетали и некоторые эфиры . Многие реакционноспособные катионы были получены с использованием фторборной кислоты, например тетрафторборат тропилия ( C
7
ЧАС+
7
BF-
4
), трифенилметилтетрафторборат ( Ph
3
C+
BF-
4
), тетрафторборат триэтилоксония ( Et
3
О+
BF-
4
) и тетрафторборат бензолдиазония ( PhN+
2
BF-
4
).

Гальваника

Растворы HBF 4 используются при гальванике олова и оловянных сплавов. В этом приложении метансульфоновая кислота заменяет HBF 4 .

Безопасность

HBF 4 токсичен и поражает кожу и глаза. Нападает на стекло. Он гидролизуется, выделяя едкий, летучий фтороводород .

Другие фторборные кислоты

Известен ряд фторборных кислот в водных растворах. Сериал можно представить следующим образом:

  • H [B (OH) 4 ]
  • H [BF (OH) 3 ]
  • H [BF 2 (OH) 2 ]
  • H [BF 3 (OH)]
  • H [BF 4 ]

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Albert, R .; Dax, K .; Плещко, Р .; Штюц, AE (1985). «Тетрафторборная кислота, эффективный катализатор в реакциях защиты углеводов и снятия защиты». Исследование углеводов . 137 : 282–290. DOI : 10.1016 / 0008-6215 (85) 85171-5 .
  • Bandgar, BP; Патил А.В.; Чаван, О.С. (2006). «Фторборная кислота на кремниевой основе как новый, эффективный и многоразовый катализатор для синтеза 1,5-бензодиазепинов в условиях отсутствия растворителей». Журнал молекулярного катализа A: Химический . 256 (1-2): 99-105. DOI : 10.1016 / j.molcata.2006.04.024 .
  • Хайнц, РА; Smith, JA; Szalay, PS; Weisgerber, A .; Данбар, KR (2002). Гомолептические катионы ацетонитрила переходных металлов с тетрафторборатными или трифторметансульфонатными анионами . Неорганические синтезы. 33 . С. 75–83. DOI : 10.1002 / 0471224502 . ISBN 9780471208259.
  • Housecroft, CE; Шарп, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 307. ISBN. 978-0-13-039913-7.
  • Меллер, А. (1988). «Бор». Справочник Гмелина по неорганической химии . 3 . Нью-Йорк: Springer-Verlag. С. 301–310.
  • Perry, DL; Филлипс, SL (1995). Справочник неорганических соединений (1-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. п. 1203. ISBN 9780849386718.
  • Вамсер, Калифорния (1948). «Гидролиз борной кислоты в водном растворе». Журнал Американского химического общества . 70 (3): 1209–1215. DOI : 10.1021 / ja01183a101 .
  • Wilke-Dörfurt, E .; Бальц, Г. (1927). "Zur Kenntnis der Borfluorwasserstoffsäure und ihrer Salze". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 159 (1): 197–225. DOI : 10.1002 / zaac.19271590118 .

Внешние ссылки