Bortrifluorid
- Wikipedia:Vom Gesetzgeber eingestufter Gefahrstoff
- Ätzender Stoff
- Giftiger Stoff
- Borverbindung
- Fluorverbindung
| Strukturformel | |||||||||||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||||||||||
| Name | Bortrifluorid | ||||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | BF3 | ||||||||||||||||||||
| CAS-Nummer | 7637-07-2 | ||||||||||||||||||||
| PubChem | 6356 | ||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
farbloses, stechend riechendes, an feuchter Luft rauchendes Gas[1] | ||||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||||
| Molare Masse | 67,81 g·mol−1 | ||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
gasförmig[2] | ||||||||||||||||||||
| Dichte |
3,1 g·l−1[2] | ||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||||
| Siedepunkt |
−100,4 °C[2] | ||||||||||||||||||||
| Löslichkeit |
reagiert heftig mit Wasser[2] | ||||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||||
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| MAK |
2,5 mg·m−3 (Fluorid)[2] | ||||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||||||||||||
Bortrifluorid ist eine chemische Verbindung, bestehend aus den Elementen Bor und Fluor. Es besitzt die Summenformel BF3 und wird manchmal auch als Trifluorboran bezeichnet.
Gewinnung und Darstellung
Bortrifluorid kann gewonnen werden durch:
- Reaktion von Bortrioxid mit Flusssäure:
- $ \mathrm {B_{2}O_{3}+6\ HF\longrightarrow 2\ BF_{3}+3\ H_{2}O} $
- im großtechnischen Bereich durch Erhitzen von Dibortrioxid oder Borax mit Calciumfluorid und konzentrierter Schwefelsäure
- im Labor durch Thermolyse von Diazoniumtetrafluoroboraten
- weiter aus Kalium- oder Natriumfluoroborat und Bortrioxid
- $ \mathrm {KBF_{4}+2\ B_{2}O_{3}\longrightarrow BF_{3}+KF\cdot B_{4}O_{6}} $
- oder aus Fluorsulfonsäure und Borsäure:[6]
- $ \mathrm {H_{3}BO_{3}+3\ HSO_{3}F\longrightarrow BF_{3}+3\ H_{2}SO_{4}} $
Eigenschaften
Bortrifluorid bildet eine trigonal-planare Molekülstruktur aus. Es ist eine sehr giftige, bei Raumtemperatur gasförmige chemische Verbindung, die eine kritische Temperatur von −12,3 °C besitzt.
Bortrifluorid ist eine sehr starke Lewis-Säure. Es bildet mit Elektronenpaardonoren Additionsverbindungen.
Mit Wasser reagiert es unter Zersetzung zu Borsäure und Flusssäure. Im Gegensatz zu den anderen Bortrihalogeniden findet keine direkte Hydrolyse statt, sondern eine Abfolge mehrerer Reaktionen. Dabei bildet sich aufgrund der starken BF3-Bindung zunächst ein Lewis-Säure-Base-Addukt.
- $ \mathrm {BF_{3}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{2}O^{+-}BF_{3}} $
- $ \mathrm {H_{2}O^{+-}BF_{3}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ [H_{3}O][BF_{3}OH]} $
- $ \mathrm {[H_{3}O][BF_{3}OH]+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ B(OH)_{3}+3\ HF} $
Allerdings ist die Hydrolyse im Gegensatz zu anderen Borhalogeniden nicht vollständig, da sich auch das inerte, tetraedrische Tetrafluoroboration (BF4−) bildet.
- $ \mathrm {BF_{3}+\ HF\longrightarrow \ HBF_{4}} $
Auch die Produkte der Hydrolyse reagieren weiter zur Tetrafluorborsäure, die als Oxoniumsalz vorliegt.
- $ \mathrm {B(OH)_{3}+4\ HF\ \rightleftharpoons \ [H_{3}O][BF_{4}]+2\ H_{2}O} $
Verwendung
In der chemischen Industrie kann Bortrifluorid für eine Vielzahl von chemischen Reaktionen als Katalysator bzw. als Ausgangsstoff zur Herstellung verschiedener Borverbindungen eingesetzt werden. Gasförmiges Bortrifluorid und Bortrifluorid-Addukte werden hauptsächlich als Katalysatoren oder Co-Katalysatoren benutzt, zum Beispiel bei der Herstellung von Polymeren, hochwertigen Schmierölen, Pharmazeutika, Aroma- und Duftstoffen und weiteren Feinchemikalien sowie zur Synthese von Borverbindungen wie zum Beispiel Alkylboranen, Aminboranen und Reagenzien für die Suzuki-Kupplung. Weiterhin wird es in der Halbleiterindustrie als Borlieferant für die Ionenimplantation (p-Dotierung), zur Oberflächenbehandlung von Stahl und Glas und in Neutronendetektoren verwendet.
Sicherheitshinweise
Bortrifluorid ist sehr giftig und stark ätzend.
Wichtige BF3-Addukte
- BF3-Methanol
- BF3-Phenol
- BF3-Dibutylether
- BF3-Diethylether
- BF3-Dimethylether
- BF3-THF (Tetrahydrofuran)
- BF3-Essigsäure
- BF3-Acetonitril
- BF3-Dihydrat
- BF3-Phosphorsäure
Einzelnachweise
- ↑ Römpp Online - Version 3.5, 2009, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Datenblatt Bortrifluorid bei AlfaAesar, abgerufen am 22. Februar 2010 (JavaScript erforderlich)..
- ↑ 3,0 3,1 Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 7637-07-2 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
- ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 7637-07-2 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 14. März 2011 (JavaScript erforderlich)
- ↑ Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
- ↑ G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 219-21.