Trichlorure de bore

Trichlorure de bore
Identification
Nom UICPA	Trichlorure de bore
N^o CAS	10294-34-5
N^o ECHA	100.030.586
N^o CE	233-658-4
Apparence	gaz comprime liquefie, d'odeur acre. gaz incolore ou liquide fumant, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
Formule	BCl3  [Isomères]
Masse molaire[2]	117,17 ± 0,013 g/mol B 9,23 %, Cl 90,77 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−107 °C[1]
T° ébullition	12,5 °C[1]
Solubilité	dans l'eau : réaction[1]
Masse volumique	1,35 g·cm^-3[1]
Point d’éclair	ininflammable
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 150 kPa[1]
Point critique	38,7 bar, 181,85 °C[3]
Thermochimie
ΔvapH°	23,77 kJ·mol^-1 (1 atm, 12,5 °C); 23,1 kJ·mol^-1 (1 atm, 25 °C)[4]
Propriétés électroniques
1^re énergie d'ionisation	11,60 ± 0,02 eV (gaz)[5]
Précautions
SGH[6]
Danger H300, H314, H330 et EUH014 H300 : Mortel en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation EUH014 : Réagit violemment au contact de l'eau
SIMDUT[7]
Produit non classé La classification de ce produit n'a pas encore été validée par le Service du répertoire toxicologique Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
Inhalation	Très toxique
Peau	provoque des brûlures
Yeux	provoque des brûlures
Ingestion	Très toxique
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le trichlorure de bore est un composé chimique de formule BCl₃. C'est un gaz incolore, utilisé comme réactif en chimie organique. C'est un composé très toxique (T⁺).

Production et propriétés

• Le bore réagit avec les halogènes pour donner les trihalogénures correspondants.
• Le trichlorure de bore est cependant produit industriellement par chloration de l'oxyde de bore en présence de carbone à 500 °C.

B₂O₃ + 3 C + 3 Cl₂ → 2 BCl₃ + 3 CO.

• La synthèse est analogue au procédé Kroll pour la conversion du dioxyde de titane en tétrachlorure de titane.
• Au laboratoire, BF₃ réagit avec AlCl₃ pour donner BCl₃ par échange d'halogènes^[8].
• BCl₃ est une molécule plane trigonale comme les autres trihalogénures de bore et a une longueur de liaison de 175 pm.
• Il a un moment dipolaire zéro à cause de sa symétrie et ainsi les moments dipolaires associés à chacun d'eux s'annulent.
• Le trichlorure de bore ne forme pas de dimères bien qu'il soit possible qu'il y ait dimérisation à très basse température (−253,15 °C). Les études en résonance magnétique nucléaire de mélanges de trihalogénures de bore montrent la présence d'halogénures mixtes ce qui peut indiquer la possibilité d'un dimère. Cette absence de dimérisation est contraire au comportement des autres halogénures du groupe 13 qui contiennent 4 ou 5 centres de coordination ; par exemple voir AlCl₃ et GaCl₃. Une orbitale π pourrait expliquer la courte distance B-Cl bien qu'il y ait quelques discussions sur le sujet.
• BCl₃ est un acide de Lewis formant des produits d'addition avec les amines tertiaires, les phosphines, les éthers, les thioéthers, et les ions halogènes^[9]. Par exemple, BCl₃S(CH₃)2 (CAS# 5523-19-3) est souvent employé comme une source de BCl₃ parce que ce solide de point de fusion de 88 à 90 °C produit BCl₃ :

(CH₃)₂SBCl₃  ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  (CH₃)₂S + BCl₃.

• Quand le trichlorure de bore est passé à basse pression dans un dispositif qui fournit de charges électriques, il se forme du dichlorure de dibore Cl₂B-BCl₂ et du tétrachlorure de tétrabore de formule B₄Cl₄^[10].
• Le tétrachlorure de dibore incolore (pf = −93 °C) a une molécule plane à l'état solide (comme le tétroxyde de diazote). Il se décompose à la température ambiante pour donner une série de monochlorures qui ont la formule générale (BCl)n, où n peut être égal à 8, 9, 10 ou 11.
• Les aryl- et alkyl- chlorures de bore sont également intéressants. Le dichlorure de phényl-bore est disponible dans le commerce. Cette molécule peut être préparée par la réaction de BCl₃ avec des réactifs organo-étain :

2 BCl₃ + R₄-Sn → 2 R-BCl₂ + R₂SnCl₂.

Usages

• Produit de départ pour la production de bore élémentaire.
• Utilisé dans la purification de l'aluminium, du magnésium, du zinc et des alliages de cuivre en nitrites, carbure et oxydes dans les métaux fondus.
• Fondant en soudure d'alliages d'aluminium, fer, tungstène et monel
• Amélioration du moulage de l'aluminium en traitant le bain avec des vapeurs de trichlorure de bore..
• Utilisé dans la fabrication des résistances électriques lors du dépôt d'un film de carbone sur un support de céramique
• Addition aux combustibles pour les fusées pour augmenter leur valeur énergétique.
• Utilisation en gravure ionique réactive sur des semi-conducteurs contenant du gallium (en particulier l'arséniure de gallium).
• Réactif dans la synthèse organique ; comme le bromure correspondant, il rompt les liaisons C-O des éthers^[11].

Sécurité

• BCl3 est un réactant agressif qui dégage du chlorure d'hydrogène lors de son exposition à l'humidité ou aux alcools.

Références

1. TRICHLORURE DE BORE, Fiches internationales de sécurité chimique
2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
5. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
6. Numéro index 005-002-00-5 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
7. « Trichlorure de bore » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
8. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oxford:Butterworth-Heinemann. (ISBN 0-7506-3365-4).
9. (en) W. Gerrard and M. F. Lappert, « Reactions Of Boron richloride With Organic Compounds », Chemical Reviews, vol. 58,‎ 1958, p. 1081–1111 (DOI 10.1021/cr50024a003)
10. Wartik, T.; Rosenberg, R.; Fox, W. B. "Diboron tetrachloride" Inorganic Syntheses 1967, volume X, pages 118-126.
11. Yamamoto, Y.; Miyaura, N. « Boron Trichloride » in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.

• -Kabalka GW, Wu ZZ, Ju YH (2003). « The use of organoboron chlorides and bromides in organic synthesis ». Journal of Organometallic Chemistry 680: 12-22. doi:10.1016/S0022-328X(03)00209-2

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