Trifluorură de bor | |||
Identificare | |||
---|---|---|---|
Sinonime |
Trifluoroboran |
||
N o CAS | |||
N o ECHA | 100.028.699 | ||
N o EC | 231-569-5 | ||
Aspect | Gaz comprimat, incolor, cu miros înțepător. Formează fum alb într-o atmosferă umedă | ||
Proprietăți chimice | |||
Formula brută |
B F 3 [Izomeri] |
||
Masă molară | 67,806 ± 0,007 g / mol B 15,94%, F 84,06%, |
||
Proprietăți fizice | |||
T ° fuziune | −127 ° C | ||
T ° fierbere | −100 ° C | ||
Solubilitate | 3 320 g · l -1 în apă la 0 ° C | ||
Masa volumică | 2,4 (aer = 1) | ||
Temperatura de autoaprindere | neinflamabil | ||
Punct critic | 49,9 bari , -12,35 ° C | ||
Termochimie | |||
Δ vap H ° | 19,33 kJ · mol -1 ( 1 atm , -99,9 ° C ) | ||
Proprietăți electronice | |||
1 re energie de ionizare | 15,7 ± 0,3 eV (gaz) | ||
Precauții | |||
SGH | |||
Pericol H314, H330, EUH014, H314 : Provoacă arsuri severe ale pielii și leziuni oculare H330 : Fatal dacă este inhalat EUH014 : Reacționează violent cu apa |
|||
WHMIS | |||
A, D1A, E, A : Temperatura critică a gazului comprimat = -12,3 ° C D1A : Material foarte toxic cu efecte imediate grave Transportul mărfurilor periculoase: clasa 2.3 E : Material coroziv Transportul mărfurilor periculoase: clasa 8 Divulgare la 1,0% conform listei de divulgare a ingredientelor |
|||
NFPA 704 | |||
0 4 1 | |||
Transport | |||
268 : gaz otrăvitor și coroziv Număr ONU : 1008 : TRIFLUORID DE BORON, COMPRIMAT Clasa: 2.3 Cod de clasificare: 2TC : Gaz lichefiat, toxic, coroziv; Etichete: 2.3 : Gazele toxice (corespunde grupurilor desemnate de un T capital, adică T, TF, TC, TO, TFC și TOC). 8 : Substanțe corozive |
|||
Inhalare | Tuse | ||
Piele | Roșeață, durere | ||
Ochi | Roșeață, durere | ||
Ecotoxicologie | |||
Pragul mirosului | scăzut: 1,5 ppm | ||
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |||
Trifluorura de bor este un gaz toxic și incolor formula chimică B F 3 . Reacționează cu aerul umed formând vapori albi compuși din fluorură de hidrogen , acid boric și acid fluoroboric .
În acest compus, borul este deficitar în electroni . În timpul reacțiilor chimice , BF 3 se comportă, așadar, ca un acid Lewis . Reacționează de exemplu cu fluorurile formând săruri de tetrafluorură:
CsF + BF 3 → CsBF 4Spațială Configurația adoptată de aceasta molecula se conformează teoriei VSEPR. Minimizează interacțiunile dintre perechile de electroni din jurul atomului central. Corespunde unei structuri în care cei patru atomi sunt coplanari cu unghiuri de valență egale cu 120 °. Molecula este plană, trigonală și trei atomi de fluor formează un triunghi echilateral.
Legăturile chimice BF sunt legături simple. Puterea lor (646 kJ / mol) este mai mare decât cea a tuturor legăturilor simple cunoscute. Originea acestei forțe nu poate fi interpretată printr-o formă de rezonanță care ar pune în joc caracterul donator al dubletelor atomului de fluor. Electronegativitatea sa (4) mult mai mare decât cea a borului (2) nu permite acest lucru. Două interpretări complementare fac posibilă înțelegerea forței foarte mari a conexiunii.
O primă interpretare este de ordin orbital. Sistemul a patru orbitali p z (axa z perpendiculară pe planul moleculei) dă naștere unor suprapuneri care stabilizează interacțiunea BF. Acest lucru indică faptul că această legătură are de fapt un caracter de legătură dublă, ceea ce justifică puterea sa.
O a doua interpretare se datorează examinării simultane a densității mari de electroni dintre B și F (cantitatea de suprapunere OA) și a încărcării parțiale excepțional de ridicate purtate de B (+2,58) și cea a lui F (-0, 86). Aceste valori au fost găsite în cadrul teoriei AIM ( Atomi în molecule ). Adesea, aceste două proprietăți sunt exclusive, caracterul ionic al unei legături nepermițând o suprapunere orbitală puternică. În cazul trifluorurii de bor, ambele sunt importante simultan, ceea ce explică rezistența mare a legăturii simple BF.
Există o sinteză industrială foarte diferită și o sinteză de laborator foarte diferită.
Sinteza industrială a trifluorurii de bor implică compuși ușor accesibile și, prin urmare, poate fi realizată pe o scară de mii de tone.
Na 2 B 4 O 7 + 6 CaF 2 + 8 H 2 SO 4 → 2 NaHSO 4 + 6 CaSO 4 + 7 H 2 O + 4 BF 3Reactivii sunt de fapt borax (extras direct din sol, este sursa elementului chimic bor), fluorură de calciu ( fluorit ) prezentă și în natură și acid sulfuric produs industrial în cantități mari.
În laborator, cantități mici de trifluorură de bor sunt sintetizate prin descompunerea unei sări de diazoniu .
C 6 H 5 N 2 BF 4 → C 6 H 5 F + N 2 + BF 3Caracterul hipovalent al borului (nu respectă regula octetului ) conferă trifluorurii de bor un caracter puternic acid Lewis . O parte semnificativă a capacității sale de reacție poate fi explicată în acest fel. Poate fixa cu ușurință baza Lewis, cum ar fi ionii de halogenură F - , Cl - etc. solvenți oxigenați precum eter etilic etc.
Trifluorura de bor este astfel comercializat în soluție în eter sub forma BF 3 eterată OEt 2 BF 3 . Caracterul acid Lewis al BF 3 este apoi foarte redus, deoarece atașarea unei baze Lewis trebuie să fie precedată de plecarea eterului.
Hidroliza este distrugerea legăturilor BF și formarea B-OH legătură. Hidroliza trifluorurii de bor duce la acidul boric B (OH) 3 .
Hidroliza se explică și prin proprietatea acidului Lewis al trifluorurii de bor. Primul pas este legarea de BF 3 a unei molecule de apă.
BF 3 + H 2 O → H 2 O-BF 3Caracterul atractiv al lui B activează un hidrogen al apei astfel fixat, ceea ce duce la
H 2 O + H 2 O-BF 3 → H 3 O + + HOBF 3 -atunci
HOBF 3 - → HOBF 2și poate avea loc o a doua eliminare prin adăugare.
Alcooliza (en) este o strânsă reacție la hidroliză, dar cu alcooli. Conduce la esteri borici B (OR) 3 sau la alchilborati B (OR) 4 - .
Legătura BF poate fi alchilată, de exemplu cu un organomagneziu . Aceasta este calea obișnuită pentru prepararea alchil (arii) boratului. De exemplu, tetrafenilborat ionul este astfel preparat, din BF3 sau BF 4 - .
Principala utilizare a trifluorurii de bor implică caracterul său de acid Lewis puternic. Sintezele industriale care utilizează reacția Friedel și Craft consumă mult din ea, deoarece trebuie folosită într-o cantitate stoichiometrică (și nu catalitică).
RX + ArH + BF3 = Ar-R + BF3 + HXDeși BF3 nu pare să intervină în bilanț, prezența ionului X - îl transformă în ioni BF 4 - care își înlătură în întregime caracterul de acid Lewis.
Trifluorura de bor este un compus coroziv. Inhalarea prelungită poate provoca edem pulmonar . Reacționează violent cu apa. Ar trebui manipulat cu grijă.
Valoarea limită de expunere este stabilită în Franța la 1 ppm ( 2,77 mg · m -3 ).