Трихлорид бора
| Трихлорид бора | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
хлорид бора(III) | ||
| Сокращения | трихлоробор | ||
| Традиционные названия |
трихлорид бора; трёххлористый бор, бора хлорид |
||
| Хим. формула | BCl3 | ||
| Рац. формула | BCl3 | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | бесцветный тяжёлый, ядовитый газ, дымится на воздухе или жидкость | ||
| Молярная масса | (при 9,23 % и Cl 90,77 % по массе) 117.17 г/моль | ||
| Плотность | (при 0 °C) 1.326 г/см³ | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | -107.3 °C | ||
| • кипения | 12.6 °C | ||
| • вспышки | -17 °C | ||
| Критическая точка |
температура: 178,8 °C давление: 3,87 мПа плотность: 0,7 г/см³ |
||
| Мол. теплоёмк. | 107 Дж/(моль·К) | ||
| Энтальпия | |||
| • образования | -427 кДж/моль | ||
| Давление пара |
(при −92 °C) 1 мм.рт.ст. (при −68 °C) 10 мм.рт.ст. (при −33,5 °C) 100 мм.рт.ст. (при 20 °C) 150 кПа |
||
| Химические свойства | |||
| Растворимость | |||
| • в воде | бурно реагирует | ||
| • в остальных веществах | разлагается в этаноле, растворим в тетрахлориде углерода | ||
| Оптические свойства | |||
| Показатель преломления | 1.00139 | ||
| Структура | |||
| Координационная геометрия | тригональная, плоская | ||
| Дипольный момент | 0 Д | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 10294-34-5 | ||
| SMILES | |||
| RTECS | ED1925000 | ||
| Безопасность | |||
| Предельная концентрация | 1 мг/м3 | ||
| ЛД50 | 80-145 мг/кг | ||
| Токсичность | Класс опасности (по ГОСТ 12.1.007-76): 2-й[1] | ||
| Пиктограммы ECB |
 |
||
| NFPA 704 | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Трихлорид бора (хлорид бора(+3), хлорид бора(III), трёххлористый бор) — бинарное неорганическое соединение бора и хлора с формулой BCl3. Представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом, реагирует с водой. Ядовит.
Физические свойства
При стандартных условиях трихлорид бора BCl3 представляет собой ядовитый, тяжёлый бесцветный газ, вследствие взаимодействия с парами воды дымящийся во влажном воздухе.
При нормальных условиях — это жидкость, давление пара которой описывается уравнением:
- [math]\displaystyle{ p_\mathsf{(mm Hg)} = 2115~ T^{-1} - 7.04 \lg T + 27.56 }[/math]
В Твёрдом состоянии трихлорид бора образует кристаллы гексагональной сингонии, пространственная группа P63, a =0,6140 нм, c = 0,6603 нм, Z = 9.
Молекула трихлорида бора представляет собой правильный треугольник (как и другие тригалогениды бора) с длиной связи B—Cl 0,175 нм. Вследствие тригональной симметрии молекула имеет нулевой дипольный момент.
Трихлорид бора не образует димеры, хотя есть косвенные свидетельства того, что он может образовывать димеры при очень низких температурах (20 К).
Получение
Трихлорид бора можно синтезировать из элементов:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2B+3Cl_2 \xrightarrow{\gt 400^oC} 2BCl_3\uparrow} }[/math]
В промышленности вместо чистого бора используют его сплавы, например ферробор.
Также в промышленности используют метод хлорирования при температуре ~1000 °C смеси оксида бора и кокса:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{B_2O_3+3C+3Cl_2 \xrightarrow{1000^oC} 2BCl_3\uparrow +3CO\uparrow} }[/math]
В России используется промышленный метод хлорирования карбида бора при температуре 900—1000 °C:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{B_4C+6Cl_2 \xrightarrow{1000^oC} 4BCl_3\uparrow +C} }[/math]
Трихлорид алюминия и трифторид бора могут обмениваться галогенами:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlCl_3 + BF_3 \xrightarrow{~T~} BCl_3\uparrow + AlF_3} }[/math]
В лабораторной практике трихлорид бора получают разложением его аддуктов, например, BCl3S(СН3)2, которые удобны в работе, так как являются твёрдыми веществами:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{(CH_3)_2SBCl_3 \rightleftarrows (CH_3)_2S+BCl_3\uparrow} }[/math]
Химические свойства
Полностью гидролизуется водой с выделением большого количества тепла:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{BCl_3 + 3H_2O \rightarrow B(OH)_3\downarrow + 3HCl} }[/math]
Реагирует с разбавленными и концентрированными щелочами:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4BCl_3 + 14NaOH \rightarrow Na_2B_4O_7 + 12NaCl + 7H_2O} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{BCl_3 + 4NaOH \rightarrow Na[B(OH)_4] + 3NaCl} }[/math]
Восстанавливается водородом до бора или борана:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2BCl_3 + 3H_2 \xrightarrow{800-1200^oC} 2B + 6HCl } }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2BCl_3 + 6H_2 \xrightarrow{450^oC, Cu, Al} B_2H_6 + 6HCl } }[/math]
Горит в кислороде (на воздухе при температуре >400 °C):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4BCl_3 + 3O_2 \xrightarrow{} 2B_2O_3 + 6Cl_2 } }[/math]
Фтор вытесняет хлор из соединения:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2BCl_3 + 3F_2 \xrightarrow{} 2BF_3 + 3Cl_2 } }[/math]
Трихлорид бора является кислотой Льюиса, которая образует аддукты с третичными аминами, фосфинами, эфирами, тиоэфирами и галогенид-ионами:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{BCl_3 + PH_3 \rightleftarrows BCl_3\cdot PH_3} }[/math]
Реагирует с оловоорганическими соединениями:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2BCl_3+R_4Sn \longrightarrow 2RBCl_2+R_2SnCl_2} }[/math]
При пропускании через трихлорид бора электрической искры получаются низшие хлориды бора B2Cl6, B4Cl4, B8Cl8:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2BCl_3 \xrightarrow{} B_2Cl_4+Cl_2} }[/math]
Реагирует со спиртами с образованием эфиров-боратов:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{BCl_3 + R\text{-}OH \xrightarrow{} B(OR)_3 + 3HCl} }[/math]
При нагревании реагирует с борным ангидридом с образованием оксихлорида бора:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{BCl_3 + B_2O_3 \xrightarrow{200^oC} 3BOCl } }[/math]
Металлы могут восстанавливать трихлорид бора до бора или образовывать бориды:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{BCl_3 + 3Na \xrightarrow{150^oC} B + 3NaCl } }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2BCl_3 + 6Mg \xrightarrow{} Mg_3B_2 + 3MgCl_2 } }[/math]
Применение
- Треххлористый бор является исходным материалом для производства чистого бора.
- Он также используется в переработке алюминия, магния, цинка и сплавов меди для удаления нитридов, карбидов и оксидов из расплавленного металла.
- Трихлорид бора использовался как флюс для пайки сплавов алюминия, железа, цинка, вольфрама и медно-никелевого сплава.
- Обработка жидкого алюминия парами трихлорида бора улучшает качество отливок.
- Используется при изготовлении электрических сопротивлений для приклеивания углеродной плёнки к керамической основе.
- Используется в плазменном травлении в производстве микроэлектроники
- Используется как реагент в органическом синтезе.
Токсичность
Трихлорид бора — едкое, весьма токсичное вещество[2], обладающее удушающим действием[3]. ПДК в рабочей зоне — 1 мг/м³, поражающая токсодоза 0,3 мг/л•1 мин.
См. также
Примечания
- ↑ name=https://docs.cntd.ru_ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (с Изменениями N 1, 2)
- ↑ name=https://www.safework.ru_Трихлорид (недоступная ссылка) бора
- ↑ name=https://www.safework.ru_Boranes (недоступная ссылка)
Литература
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.
