Bór-trifluorid

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.

Bór-trifluorid
2 dimenziós szerkezet 3 dimenziós szerkezet
Más nevek	Trifluorborán
Kémiai azonosítók
PubChem	6356
ChemSpider	6116
EINECS-szám	231-569-5
ChEBI	33093
RTECS szám	ED2275000
InChIKey	WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N
Gmelin	1519
UNII	7JGD48PX8P
ChEMBL	CHEMBL2220705
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 ΔfHo298	−1137 kJ/mol
Standard moláris entrópia So298	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.

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 (CO₃²⁻). 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.