Bór-trifluorid

Bór-trifluorid
2 dimenziós szerkezet	3 dimenziós szerkezet
Más nevek	Trifluorborán
Kémiai azonosítók
CAS-szám	7637-07-2
PubChem	6356
ChemSpider	6116
EINECS-szám	231-569-5
ChEBI	33093
RTECS szám	ED2275000
SMILES FB(F)F
InChI 1/BF3/c2-1(3)4
InChIKey	WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	BF3
Moláris tömeg	67,82 g/mol (vízmentes) 103,837 g/mol (dihidrát)
Megjelenés	színtelen gáz (vízmentes) színtelen folyadék (dihidrát)
Sűrűség	0,00276 g/cm³ (vízmentes gáz) 1,64 g/cm³ (dihidrát)
Olvadáspont	−126,8 °C
Forráspont	−100,3 °C
Oldhatóság (vízben)	exoterm bomlás[1] (vízmentes) jól oldódik (dihidrát)
Oldhatóság	oldódik benzolban, toluolban, hexánban, kloroformban és diklórmetánban
Gőznyomás	>50 atm (20°C)
Kristályszerkezet
Dipólusmomentum	0 D
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfH^o298	−1137 kJ/mol
Standard moláris entrópia S^o298	254,3 J/mol K
Hőkapacitás, C	50,46 J/mol K
Veszélyek
EU osztályozás	Nagyon mérgező (T+) Maró (C)
EU Index	005-001-00-X
NFPA 704	0 3 1
R mondatok	R14, R26, R35
S mondatok	(S1/2), S9, S26, S28, S36/37/39, S45
Lobbanáspont	Nem gyúlékony
PEL	C 1 ppm (3 mg/m³)
Rokon vegyületek
Azonos kation	Bór-triklorid Bór-tribromid Bór-trijodid
Azonos anion	Alumínium-fluorid Gallium(III)-fluorid Indium(III)-fluorid Tallium(III)-fluorid
Rokon vegyületek	Bór-monofluorid
Az infoboxban SI-mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A bór-trifluorid a bór fluorral alkotott szervetlen vegyülete, kémiai képlete BF₃. Standard nyomáson és hőmérsékleten színtelen, szúrós szagú, mérgező gáz, mely a nedves levegőn fehér füstöt képez. A bór-trifluorid fontos szerepet játszik a szerves szintézisekben, leggyakrabban mint Lewis-savat alkalmazzák, de sokoldalú építőköve más bórvegyületeknek is.

Szerkezet

A bór-trifluorid szerkezete, mutatva az üres p orbitált a π típusú datív kötésben.

A bór-trifluorid molekula síkháromszög alakú, benne a bór-fluor kötéstávolság mindenhol 131,3 pm. Mivel a molekula tökéletesen szimmetrikus, dipólusmomentuma nulla. A molekula izoelektronos a karbonátionnal (CO₃^2−). A bór-trifluoridra sokszor elektronhiányosként hivatkoznak, amit megerősít az a tény, hogy Lewis-bázisokkal exoterm reakciókat visz végbe.

Előállítás

A bór-trifluorid ipari mértékű előállítása bór-oxidok hidrogén-fluoriddal való reakciójával történik:

B₂O₃ + 6 HF → 2 BF₃ + 3 H₂O

A hidrogén-fluoridot jellemzően helyben, kénsav és fluorit (kalcium-fluorid, CaF₂) reakciójával állítják elő.[2] Évente megközelítőleg 2300-4500 tonna bór-trifluoridot gyártanak világszerte.[3]

Laboratóriumban legtöbbször benzoldiazónium-tetrafluoroborát hőbontásával állítják elő az előbbi reakció szerint:[4]

PhN₂BF₄ → PhF + BF₃ + N₂

A vegyület előállítható nátrium-tetrafluorborát, bór-trioxid és kénsav reakciójával is:[5]

6 NaBF₄ + B₂O₃ + 6 H₂SO₄ → 8 BF₃ + 6 NaHSO₄ + 3 H₂O

Egy másik mód a fluor-szulfonsav bórsavval való reakciója:[6]

H₃BO₃ + 3 HSO₃F → BF₃ + 3 H₂SO₄

Reakciók

Az alumínium- és gallium-trihalogenidekkel ellentétben a bór-trihalogenidek mind monomerek és sebes halogéncserén mennek keresztül:

BF₃ + BCl₃ → BF₂Cl + BCl₂F

Mivel ez a reakció könnyedén végbemegy, a kevert halogenidek nem kaphatók meg tiszta formában. A bór trifluorid sokoldalú Lewis-sav, Lewis-bázisokkal, például fluoridokkal vagy éterekkel komplexeket alkot:

CsF + BF₃ → CsBF₄

O(C₂H₅)₂ + BF₃ → BF₃O(C₂H₅)₂

Hidrolízis

A bór-trifluorid vízzel reakcióba lép, a reakció során bórsav és fluorobórsav keletkezik. A reakció a H₂O-BF₃ akvakomplex képződésével kezdődik, amely később hidrogén-fluoridot veszít, a hidrogén-fluorid bór-trifluoriddal reagálva pedig fluorobórsavat alkot.[7]

4 BF₃ + 3 H₂O → 3 HBF₄ + "B(OH)₃"

A bór nehezebb trihalogenidjei nem visznek végbe hasonló reakciókat, feltehetően a tetraéderes anionjaik kisebb stabilitása miatt. A fluorobórsav erős savasságának köszönhetően a tetrafluorborát-anion elektrofil kationok, például diazónium-ionok kimutatására használható.

Jegyzetek

1. http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=4911&page=266
2. Holleman, A. F.; Wiberg, E.. Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press (2001). ISBN 0-12-352651-5 
3. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005
4. Flood, D. T. (1933). „Fluorobenzene”. Org. Synth. 13, 46. o. ; Coll. Vol. 2: 295
5. Brauer, Georg. Handbook of Preparative Inorganic Chemistry Vol. 1, 2nd Ed.. Newyork: Academic Press, 220 & 773. o. (1963. január 26.). ISBN 978-0121266011 
6. Georg Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 2nd edition. Band 1. Academic Press, New York NY u. a. 1963, S. 219–221.
7. Wamser, C. A. (1951). „Equilibria in the System Boron Trifluoride–Water at 25°”. Journal of the American Chemical Society 73 (1), 409–416. o. DOI:10.1021/ja01145a134. 

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Boron-trifluoride című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.