Bor trifluoride

Bor trifluoride
Tên khác	Trifluoroboran, perfluoroboran
Nhận dạng
Số CAS	7637-07-2
PubChem	6356
Số EINECS	231-569-5
ChEBI	33093
Số RTECS	ED2275000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ FB(F)F
ChemSpider	6116
UNII	7JGD48PX8P
Thuộc tính
Công thức phân tử	BF3
Khối lượng mol	67,8062 g/mol (khan) 103,83676 g/mol (2 nước)
Bề ngoài	khí không màu (khan) chất lỏng không màu (2 nước)
Khối lượng riêng	0,00276 g/cm³ (khí khan) 1,64 g/cm³ (2 nước)
Điểm nóng chảy	−126,8 °C (146,3 K; −196,2 °F)
Điểm sôi	−100,3 °C (172,8 K; −148,5 °F) (khan)
Độ hòa tan trong nước	phân hủy tỏa nhiệt[1] (khan) tan nhiều (2 nước)
Độ hòa tan	tan trong benzen, toluen, hexan, clorofom và metylen chloride tạo phức với amonia, hydrazin
Áp suất hơi	> 50 atm (20 ℃)[2]
Mômen lưỡng cực	0 D
Các nguy hiểm
Nguy hiểm chính	độc
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). N kiểm chứng (cái gì ^YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Bor trifluoride, là một hợp chất vô cơ có thành phần chính gồm hai nguyên tố là bor và fluor, với công thức hóa học được quy định là BF₃. Hợp chất này tồn tại dưới dạng thức một loại khí không màu có độc tính, tạo thành khói trắng trong không khí ẩm ướt. Nó cũng là một hợp chất thuộc nhóm acid Lewis, tiện dụng và là một hợp chất nền móng cho các hợp chất bor khác.

Lịch sử

Bor trifluoride được Joseph Louis Gay-Lussac và Louis Jacques Thénard phát hiện năm 1808, với ý định ban đầu của họ là cố gắng tổng hợp được hợp chất "acid fluoric" bằng cách kết hợp calci fluoride với acid boric đông lạnh. Các hơi nước tạo thành trong hỗn hợp sau phản ứng đều thất bại trong việc khắc thủy tinh, do đó nó không phải HF, và họ đã đặt tên nó là khí fluorboric.^[3][4]

Phản ứng

BF₃ có khả năng hòa tan trong HF tạo ra acid tetrafluoroboric:

BF₃ + HF → HBF₄

Acid này có thể tạo muối với nhiều kim loại khác nhau, như Fe(BF₄)₂, Cr(BF₄)₃,… Tác dụng với NaOH, cho ra hỗn hợp 2 muối natri tetrafluoroborat và borax (hàn the):

16BF₃ + 14NaOH → Na₂B₄O₇ + 12NaBF₄ + 7H₂O

Điều chế

Trong công nghiệp

BF₃ được tạo ra bằng phản ứng của dibor trioxide với hydro fluoride:

B₂O₃ + 6HF → 2BF₃ + 3H₂O

Thông thường, HF được sản xuất tại chỗ từ acid sulfuric và calci fluoride (CaF₂).  Khoảng 2300-4500 tấn bor trifluoride được sản xuất hàng năm.

Trong phòng thí nghiệm

Đối với các phản ứng quy mô phòng thí nghiệm, BF₃ thường được sản xuất tại chỗ bằng cách sử dụng bor trifluoride etherat, là một chất lỏng có bán trên thị trường.

(C₂H₅)₂OBF₃ → (C₂H₅)₂O + BF₃

Các tuyến đường trong phòng thí nghiệm đến các vật liệu không chứa dung môi là rất nhiều. Một lộ trình được ghi chép rõ ràng liên quan đến sự phân hủy nhiệt của muối benzendiazoni tetrafluoroborat.

C₆H₅N₂BF₄ → C₆H₅F + BF₃ + N₂

Ngoài ra, nó phát sinh từ phản ứng của natri tetrafluoroborat , bor trioxide và acid sulfuric :

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

Ứng dụng

Hóa học hữu cơ

Bor trifluoride được sử dụng làm chất thử trong tổng hợp hữu cơ, điển hình như một hợp chất thuộc nhóm acid Lewis. Những ví dụ gồm: khởi đầu phản ứng trùng hợp của các hợp chất không bão hòa, như các hợp chất polyete; đóng vai trò là một chất xúc tác trong quá trình đồng phân hóa, acyl hóa,^[5] ankyl hóa, este hóa, mất nước,^[6] ngưng tụ và các phản ứng khác.^[7]

Ứng dụng khác

Các ứng dụng khác ít phổ biến hơn của bor trifluoride bao gồm: được áp dụng như chất phụ gia trong cấy ion; được sử dụng trong các máy dò neutron nhạy cảm trong các buồng ion hóa và các thiết bị để theo dõi mức độ bức xạ trong bầu khí quyển của Trái Đất; được sử dụng trong khử trùng; đóng vai trò như là một thông lượng để hàn magnesi; và dùng để điều chế diboran.^[8]

Hợp chất khác

BF₃ còn tạo một số hợp chất với NH₃, như BF₃·NH₃ là tinh thể màu trắng hay các phức BF₃·2NH₃, BF₃·3NH₃ đều là các chất lỏng không màu.^[9]

BF₃ còn tạo một số hợp chất với N₂H₄, như 2BF₃·N₂H₄ (BF₃·½N₂H₄) (nóng chảy ở 87 ℃) hay BF₃·N₂H₄ (nóng chảy ở 260 ℃). Chúng đều là các tinh thể không màu.^[10]

Tham khảo

1. http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=4911&page=266
2. Bản mẫu:PGCH-ref.
3. Gay-Lussac, J. L.; Thénard, L. J. (1809). “Sur l'acide fluorique”. Annales de Chimie. 69: 204–220.
4. Gay-Lussac, J. L.; Thénard, L. J. (1809). “Des propriétés de l'acide fluorique et sur-tout de son action sur le métal de la potasse”. Mémoires de Physique et de Chimie de la Société d’Arcueil. 2: 317–331.
5. Mani, Rama I.; Erbert, Larry H.; Manise, Daniel (1991). “Boron Trifluoride in the Synthesis of Plant Phenolics: Synthesis of Phenolic Ketones and Phenyl Stryl Ketones” (PDF). Journal of Tennessee Academy of Science. 66 (1): 1–8. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 27 tháng 10 năm 2016. Truy cập ngày 27 tháng 10 năm 2016.
6. Sowa, F. J.; Hennion, G. F.; Nieuwland, J. A. (1935). “Organic Reactions with Boron Fluoride. IX. The Alkylation of Phenol with Alcohols”. Journal of the American Chemical Society. 57 (4): 709–711. doi:10.1021/ja01307a034.
7. “Boron Trifluoride (BF₃) Applications”. Honeywell. Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 9 năm 2013. Truy cập ngày 14 tháng 12 năm 2017.
8. Brauer, Georg (1963). Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 1 (ấn bản thứ 2). Newyork: Academic Press. tr. 220 & 773. ISBN 978-0121266011.
9. The Encyclopædia Britannica: A Dictionary of Arts, Sciences, Literature & General Information. 13th Ed., Being Volumes One to Twenty-eight of the Latest Standard Edition with the Three New Volumes Covering Recent Years and the Index Volume, Tập 4 (Hugh Chisholm, James Louis Garvin; Enclycopædia Britannica, 1926), trang 268. Truy cập 24 tháng 12 năm 2020.
10. Boron: Boron compounds, Phần 15 (Leopold Gmelin, Karl Beeker; Springer-Verlag, 1977), trang 109. Truy cập 24 tháng 12 năm 2020.