Trifluoruro de boro - Boron trifluoride

Trifluoruro de boro
Trifluoruro de boro en 2D
Trifluoruro de boro en 3D
Nombres
Otros nombres
Fluoruro de boro, trifluoroborano
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA 100.028.699 Edita esto en Wikidata
Número CE
Número RTECS
UNII
un numero comprimido: 1008 .
trifluoruro de boro dihidrato: 2851 .
  • EnChI = 1S / BF3 / c2-1 (3) 4  cheque Y
    Clave: WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N  cheque Y
  • FB (F) F
Propiedades
BF 3
Masa molar 67,82 g / mol (anhidro)
103,837 g / mol (dihidrato)
Apariencia gas incoloro (anhidro)
líquido incoloro (dihidrato)
Densidad 0,00276 g / cm 3 (gas anhidro)
1,64 g / cm 3 (dihidrato)
Punto de fusion −126,8 ° C (−196,2 ° F; 146,3 K)
Punto de ebullición −100,3 ° C (−148,5 ° F; 172,8 K)
descomposición exotérmica (anhidra)
muy soluble (dihidrato)
Solubilidad soluble en benceno , tolueno , hexano , cloroformo y cloruro de metileno
Presión de vapor > 50 atmósferas (20 ° C)
0 D
Termoquímica
50,46 J / mol K
254,3 J / mol K
Entalpía
estándar de formación f H 298 )
-1137 kJ / mol
-1120 kJ / mol
Peligros
Ficha de datos de seguridad ICSC 0231
Pictogramas GHS Prensa.  GasAcute Tox.  2Skin Corr.  1AGHS08: peligro para la salud
Palabra de señal GHS Peligro
H280 , H330 , H314 , H335 , H373
P260 , P280 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P310 , P305 + 351 + 338 , P403 + 233
NFPA 704 (diamante de fuego)
punto de inflamabilidad No es inflamable
Dosis o concentración letal (LD, LC):
1227 ppm (ratón, 2 h)
39 ppm (conejillo de indias, 4 h)
418 ppm (rata, 4 h)
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.):
PEL (permitido)
C 1 ppm (3 mg / m 3 )
REL (recomendado)
C 1 ppm (3 mg / m 3 )
IDLH (peligro inmediato)
25 ppm
Compuestos relacionados
Otros aniones
tricloruro de
boro tribromuro de
boro triyoduro de boro
fluoruro de aluminio fluoruro de
galio (III) fluoruro de
indio (III) fluoruro de
talio (III)
Compuestos relacionados
monofluoruro de boro
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox

El trifluoruro de boro es el compuesto inorgánico con la fórmula BF 3 . Este gas tóxico incoloro y penetrante forma vapores blancos en el aire húmedo. Es un ácido de Lewis útil y un bloque de construcción versátil para otros compuestos de boro .

Estructura y vinculación

La geometría de una molécula de BF 3 es trigonal plana . Su simetría D 3h se ajusta a la predicción de la teoría VSEPR . La molécula no tiene momento dipolar debido a su alta simetría. La molécula es isoelectrónica con el anión carbonato, CO 2−
3
.

BF 3 se denomina comúnmente " deficiente en electrones " , una descripción que se ve reforzada por su reactividad exotérmica hacia las bases de Lewis .

En los trihaluros de boro , BX 3 , la longitud de los enlaces B – X (1,30 Å) es más corta de lo que se esperaría para los enlaces simples, y esta brevedad puede indicar un enlace B – X π más fuerte en el fluoruro. Una explicación sencilla invoca la superposición permitida por la simetría del orbital p en el átomo de boro con la combinación en fase de los tres orbitales p orientados de manera similar en los átomos de flúor. Otros apuntan a la naturaleza iónica de los enlaces en BF 3 .

Diagrama de enlace pi de trifluoruro de boro

Síntesis y manipulación

BF 3 se fabrica mediante la reacción de óxidos de boro con fluoruro de hidrógeno :

B 2 O 3 + 6 HF → 2 BF 3 + 3 H 2 O

Normalmente, el HF se produce in situ a partir de ácido sulfúrico y fluorita (CaF 2 ). Cada año se producen aproximadamente 2300-4500 toneladas de trifluoruro de boro.

Escala de laboratorio

Para reacciones a escala de laboratorio, el BF 3 generalmente se produce in situ utilizando eterato de trifluoruro de boro , que es un líquido disponible comercialmente.

Las rutas de laboratorio a los materiales libres de solventes son numerosas. Una ruta bien documentada implica la descomposición térmica de las sales de diazonio de BF -
4
:

PhN 2 BF 4 PhF + BF 3 + N 2

Alternativamente, surge de la reacción de tetrafluoroborato de sodio , trióxido de boro y ácido sulfúrico :

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

Propiedades

El trifluoruro de boro anhidro tiene un punto de ebullición de -100,3 ° C y una temperatura crítica de -12,3 ° C, por lo que puede almacenarse como líquido refrigerado solo entre esas temperaturas. Los recipientes de almacenamiento o transporte deben diseñarse para resistir la presión interna, ya que una falla del sistema de refrigeración podría hacer que la presión se eleve a la presión crítica de 49,85 bar (4,985 MPa).

El trifluoruro de boro es corrosivo. Los metales adecuados para equipos que manipulan trifluoruro de boro incluyen acero inoxidable , monel y hastelloy . En presencia de humedad, corroe el acero, incluido el acero inoxidable. Reacciona con poliamidas . El politetrafluoroetileno , el policlorotrifluoroetileno , el fluoruro de polivinilideno y el polipropileno muestran una resistencia satisfactoria. La grasa utilizada en el equipo debe ser a base de fluorocarbonos , ya que el trifluoruro de boro reacciona con los a base de hidrocarburos.

Reacciones

A diferencia de los trihaluros de aluminio y galio, los trihaluros de boro son todos monoméricos. Sufren reacciones rápidas de intercambio de haluros:

BF 3 + BCl 3 → BF 2 Cl + BCl 2 F

Debido a la facilidad de este proceso de intercambio, los haluros mixtos no se pueden obtener en forma pura.

El trifluoruro de boro es un ácido de Lewis versátil que forma aductos con bases de Lewis como el fluoruro y los éteres :

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

Las sales de tetrafluoroborato se emplean comúnmente como aniones no coordinantes . El aducto con éter dietílico , eterato dietílico de trifluoruro de boro o simplemente eterato de trifluoruro de boro (BF 3 · O (Et) 2 ) es un líquido que se maneja convenientemente y, por lo tanto, se encuentra ampliamente como fuente de laboratorio de BF 3 . Otro aducto común es el aducto con sulfuro de dimetilo (BF 3 · S (Me) 2 ), que puede manipularse como un líquido puro.

Acidez comparativa de Lewis

Los tres trihaluros de boro más ligeros, BX 3 (X = F, Cl, Br) forman aductos estables con bases de Lewis comunes. Sus acidez de Lewis relativas se pueden evaluar en términos de las exotermicidades relativas de la reacción de formación de aductos. Tales mediciones han revelado la siguiente secuencia para la acidez de Lewis:

BF 3 <BCl 3 <BBr 3 (el ácido de Lewis más fuerte)

Esta tendencia se atribuye comúnmente al grado de enlace π en el trihaluro de boro plano que se perdería tras la piramidalización de la molécula BX 3 . que sigue esta tendencia:

BF 3 > BCl 3 > BBr 3 (más fácilmente piramidalizado)

Sin embargo, los criterios para evaluar la fuerza relativa de la unión π no están claros. Una sugerencia es que el átomo de F es pequeño en comparación con los átomos de Cl y Br más grandes, y el par de electrones solitarios en p z de F es fácil y fácilmente donado y superpuesto al orbital p z vacío del boro. Como resultado, la donación pi de F es mayor que la de Cl o Br.

En una explicación alternativa, la baja acidez de Lewis para BF 3 se atribuye a la relativa debilidad del enlace en los aductos F 3 B − L.

Hidrólisis

El trifluoruro de boro reacciona con el agua para dar ácido bórico y ácido fluorobórico . La reacción comienza con la formación del aducto acuo, H 2 O − BF 3 , que luego pierde HF que da ácido fluorobórico con trifluoruro de boro.

4 BF 3 + 3 H 2 O → 3 HBF 4 + B (OH) 3

Los trihaluros más pesados ​​no experimentan reacciones análogas, posiblemente debido a la menor estabilidad de los iones tetraédricos BCl. -
4
y BBr -
4
. Debido a la alta acidez del ácido fluorobórico, el ión fluoroborato se puede usar para aislar cationes particularmente electrófilos, tales como iones de diazonio , que de otro modo serían difíciles de aislar como sólidos.

Usos

Química Orgánica

El trifluoruro de boro se usa de manera más importante como reactivo en síntesis orgánica , típicamente como ácido de Lewis . Ejemplos incluyen:

Usos de nicho

Otros usos menos comunes del trifluoruro de boro incluyen:

Descubrimiento

El trifluoruro de boro fue descubierto en 1808 por Joseph Louis Gay-Lussac y Louis Jacques Thénard , quienes intentaban aislar el "ácido fluorhídrico" (es decir, ácido fluorhídrico ) combinando fluoruro de calcio con ácido bórico vitrificado . Los vapores resultantes no pudieron grabar el vidrio, por lo que lo llamaron gas fluobórico .

Ver también

Referencias

enlaces externos