Trifluoreto de boro - Boron trifluoride

Trifluoreto de boro
Trifluoreto de boro em 2D
Trifluoreto de boro em 3D
Nomes
Outros nomes
Fluoreto de boro, trifluoroborano
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.699 Edite isso no Wikidata
Número EC
Número RTECS
UNII
Número ONU comprimido: 1008 .
trifluoreto de boro di-hidratado: 2851 .
  • InChI = 1S / BF3 / c2-1 (3) 4  Verifica Y
    Chave: WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N  Verifica Y
  • FB (F) F
Propriedades
BF 3
Massa molar 67,82 g / mol (anidro)
103,837 g / mol (di-hidratado)
Aparência gás incolor (anidro)
líquido incolor (di-hidratado)
Densidade 0,00276 g / cm 3 (gás anidro)
1,64 g / cm 3 (di-hidratado)
Ponto de fusão −126,8 ° C (−196,2 ° F; 146,3 K)
Ponto de ebulição −100,3 ° C (−148,5 ° F; 172,8 K)
decomposição exotérmica (anidra)
muito solúvel (diidrato)
Solubilidade solúvel em benzeno , tolueno , hexano , clorofórmio e cloreto de metileno
Pressão de vapor > 50 atm (20 ° C)
0 D
Termoquímica
50,46 J / mol K
254,3 J / mol K
Entalpia
padrão de formação f H 298 )
-1137 kJ / mol
-1120 kJ / mol
Perigos
Ficha de dados de segurança ICSC 0231
Pictogramas GHS Aperte.  GásTox. Aguda  2Skin Corr.  1AGHS08: Risco para a saúde
Palavra-sinal GHS Perigo
H280 , H330 , H314 , H335 , H373
P260 , P280 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P310 , P305 + 351 + 338 , P403 + 233
NFPA 704 (diamante de fogo)
Ponto de inflamação Não inflamável
Dose ou concentração letal (LD, LC):
1227 ppm (camundongo, 2 h)
39 ppm (cobaia, 4 h)
418 ppm (rato, 4 h)
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
PEL (permitido)
C 1 ppm (3 mg / m 3 )
REL (recomendado)
C 1 ppm (3 mg / m 3 )
IDLH (perigo imediato)
25 ppm
Compostos relacionados
Outros ânions
tricloreto de
boro tribrometo de
boro triiodeto de boro
Outros cátions
fluoreto de alumínio,
gálio (III), fluoreto de
índio (III), fluoreto de
tálio (III), fluoreto de tálio (III)
Compostos relacionados
monofluoreto de boro
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒ N   verificar  (o que é    ?) Verifica Y ☒ N
Referências da Infobox

Trifluoreto de boro é o composto inorgânico com a fórmula BF 3 . Este gás tóxico incolor e pungente forma vapores brancos no ar úmido. É um ácido de Lewis útil e um bloco de construção versátil para outros compostos de boro .

Estrutura e ligação

A geometria de uma molécula de BF 3 é trigonal planar . Sua simetria D 3h está de acordo com a previsão da teoria VSEPR . A molécula não tem momento de dipolo em virtude de sua alta simetria. A molécula é isoeletrônica com o ânion carbonato, CO 2−
3
.

O BF 3 é comumente referido como " deficiente em elétrons " , uma descrição reforçada por sua reatividade exotérmica em relação às bases de Lewis .

Nos trihaletos de boro , BX 3 , o comprimento das ligações B – X (1,30 Å) é menor do que seria esperado para ligações simples, e esta redução pode indicar uma ligação π B – X mais forte no fluoreto. Uma explicação fácil invoca a sobreposição permitida pela simetria do orbital ap no átomo de boro com a combinação em fase dos três orbitais p similarmente orientados nos átomos de flúor. Outros apontam para a natureza iônica das ligações no BF 3 .

Diagrama de ligação pi de trifluoreto de boro

Síntese e manuseio

O BF 3 é fabricado pela reação de óxidos de boro com fluoreto de hidrogênio :

B 2 O 3 + 6 HF → 2 BF 3 + 3 H 2 O

Normalmente, o HF é produzido in situ a partir de ácido sulfúrico e fluorita (CaF 2 ). Aproximadamente 2300-4500 toneladas de trifluoreto de boro são produzidas todos os anos.

Balança de laboratório

Para reações em escala laboratorial, o BF 3 é geralmente produzido in situ usando eterato de trifluoreto de boro , que é um líquido disponível comercialmente.

As rotas de laboratório para os materiais livres de solvente são numerosas. Uma rota bem documentada envolve a decomposição térmica de sais de diazônio de BF -
4
:

PhN 2 BF 4 PhF + BF 3 + N 2

Alternativamente, surge da reação de tetrafluoroborato de sódio , trióxido de boro e ácido sulfúrico :

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

Propriedades

O trifluoreto de boro anidro tem um ponto de ebulição de −100,3 ° C e uma temperatura crítica de −12,3 ° C, de modo que pode ser armazenado como um líquido refrigerado apenas entre essas temperaturas. Os recipientes de armazenamento ou transporte devem ser projetados para suportar a pressão interna, uma vez que uma falha no sistema de refrigeração pode fazer com que as pressões aumentem para a pressão crítica de 49,85 bar (4,985 MPa).

O trifluoreto de boro é corrosivo. Metais adequados para equipamentos de manuseio de trifluoreto de boro incluem aço inoxidável , monel e hastelloy . Na presença de umidade, ele corrói o aço, inclusive o aço inoxidável. Reage com as poliamidas . O politetrafluoroetileno , o policlorotrifluoroetileno , o fluoreto de polivinilideno e o polipropileno apresentam resistência satisfatória. A graxa utilizada no equipamento deve ser à base de fluorcarbono , pois o trifluoreto de boro reage com o hidrocarboneto.

Reações

Ao contrário dos trihaletos de alumínio e gálio, os trihaletos de boro são todos monoméricos. Eles sofrem reações rápidas de troca de haleto:

BF 3 + BCl 3 → BF 2 Cl + BCl 2 F

Devido à facilidade desse processo de troca, os haletos mistos não podem ser obtidos na forma pura.

O trifluoreto de boro é um ácido de Lewis versátil que forma adutos com bases de Lewis como fluoreto e éteres :

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

Os sais de tetrafluoroborato são comumente empregados como ânions não coordenadores . O aduto com éter dietílico , eterato dietílico de trifluoreto de boro ou apenas eterato de trifluoreto de boro , (BF 3 · O (Et) 2 ) é um líquido convenientemente manuseado e, conseqüentemente, é amplamente encontrado como uma fonte laboratorial de BF 3 . Outro aduto comum é o aduto com sulfeto de dimetila (BF 3 · S (Me) 2 ), que pode ser manuseado como um líquido puro.

Acidez de Lewis comparativa

Todos os três trihaletos de boro mais leves, BX 3 (X = F, Cl, Br) formam adutos estáveis ​​com bases de Lewis comuns. As suas acidez de Lewis relativas podem ser avaliadas em termos das exotermicidades relativas da reação de formação de aduto. Essas medições revelaram a seguinte sequência para a acidez de Lewis:

BF 3 <BCl 3 <BBr 3 (ácido de Lewis mais forte)

Esta tendência é comumente atribuída ao grau de ligação π no trihaleto de boro planar que seria perdido na piramidalização da molécula BX 3 . que segue essa tendência:

BF 3 > BCl 3 > BBr 3 (mais facilmente piramidal)

Os critérios para avaliar a resistência relativa da ligação π não são claros, entretanto. Uma sugestão é que o átomo F é pequeno em comparação com os átomos Cl e Br maiores, e o par de elétrons solitário em p z de F é fácil e facilmente doado e sobreposto ao orbital z vazio do boro. Como resultado, a doação pi de F é maior do que a de Cl ou Br.

Em uma explicação alternativa, a baixa acidez de Lewis para BF 3 é atribuída à fraqueza relativa da ligação nos adutos F 3 B − L.

Hidrólise

Trifluoreto de boro reage com água para dar ácido bórico e ácido fluorobórico . A reação começa com a formação do aquoaduto, H 2 O-BF 3 , que então perde o HF que dá ácido fluorobórico com trifluoreto de boro.

4 BF 3 + 3 H 2 O → 3 HBF 4 + B (OH) 3

Os trihaletos mais pesados ​​não sofrem reações análogas, possivelmente devido à menor estabilidade dos íons tetraédricos BCl -
4
e BBr -
4
. Por causa da alta acidez do ácido fluorobórico, o íon fluoroborato pode ser usado para isolar cátions eletrofílicos particularmente, como íons diazônio , que de outra forma são difíceis de isolar como sólidos.

Usos

Química orgânica

O trifluoreto de boro é mais importante usado como um reagente em síntese orgânica , normalmente como um ácido de Lewis . Exemplos incluem:

Nicho usa

Outros usos menos comuns para o trifluoreto de boro incluem:

Descoberta

Trifluoreto de boro foi descoberto em 1808 por Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard , que estavam tentando isolar o "ácido fluorídrico " (isto é, ácido fluorídrico ) combinando fluoreto de cálcio com ácido bórico vitrificado . Os vapores resultantes não conseguiram gravar o vidro, então eles o chamaram de gás fluobórico .

Veja também

Referências

links externos