Trifluoreto de boro - Boron trifluoride
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Nomes | |||
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Outros nomes
Fluoreto de boro, trifluoroborano
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Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol )
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ChEBI | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.028.699 | ||
Número EC | |||
PubChem CID
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Número RTECS | |||
UNII | |||
Número ONU | comprimido: 1008 . trifluoreto de boro di-hidratado: 2851 . |
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Painel CompTox ( EPA )
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Propriedades | |||
BF 3 | |||
Massa molar | 67,82 g / mol (anidro) 103,837 g / mol (di-hidratado) |
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Aparência | gás incolor (anidro) líquido incolor (di-hidratado) |
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Densidade | 0,00276 g / cm 3 (gás anidro) 1,64 g / cm 3 (di-hidratado) |
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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) |
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Solubilidade | solúvel em benzeno , tolueno , hexano , clorofórmio e cloreto de metileno | ||
Pressão de vapor | > 50 atm (20 ° C) | ||
0 D | |||
Termoquímica | |||
Capacidade de calor ( C )
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50,46 J / mol K | ||
Entropia molar padrão ( S |
254,3 J / mol K | ||
-1137 kJ / mol | |||
Energia livre de Gibbs (Δ f G ˚)
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-1120 kJ / mol | ||
Perigos | |||
Ficha de dados de segurança | ICSC | ||
Pictogramas GHS | |||
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): | |||
LC 50 ( concentração média )
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1227 ppm (camundongo, 2 h) 39 ppm (cobaia, 4 h) 418 ppm (rato, 4 h) |
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NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA): | |||
PEL (permitido)
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C 1 ppm (3 mg / m 3 ) | ||
REL (recomendado)
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C 1 ppm (3 mg / m 3 ) | ||
IDLH (perigo imediato)
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25 ppm | ||
Compostos relacionados | |||
Outros ânions
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tricloreto de boro tribrometo de boro triiodeto de boro |
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Outros cátions
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fluoreto de alumínio, gálio (III), fluoreto de índio (III), fluoreto de tálio (III), fluoreto de tálio (III) |
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Compostos relacionados
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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). |
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verificar (o que é ?) | |||
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 .
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 :
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:
- inicia reações de polimerização de compostos insaturados , como poliéteres
- como um catalisador em alguma isomerização , acilação , alquilação , esterificação , desidratação , condensação , adição de aldol de Mukaiyama e outras reações
Nicho usa
Outros usos menos comuns para o trifluoreto de boro incluem:
- aplicado como dopante na implantação de íons
- Dopante tipo p para silício crescido epitaxialmente
- usado em detectores de nêutrons sensíveis em câmaras de ionização e dispositivos para monitorar os níveis de radiação na atmosfera da Terra
- em fumigação
- como um fluxo para soldar magnésio
- preparar diborano
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
- "Tópicos de segurança e saúde: trifluoreto de boro" . OSHA.
- "BORON TRIFLUORIDE ICSC: 0231" . Cartões Internacionais de Segurança Química . CDC. Arquivado do original em 23-11-2017 . Recuperado 08/09/2017 .
- "Boro e compostos: visão geral" . Inventário Nacional de Poluentes . Governo australiano.
- "Compostos de fluoreto: Visão geral" . Inventário Nacional de Poluentes . Governo australiano.
- "Trifluoreto de boro" . WebBook . NIST.
- " Aplicações de Boron Trifluoride (BF 3 )" . Honeywell. Arquivado do original em 29/01/2012 . Página visitada em 2012-02-14 .