Трихлорид бора

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Трихлори́д бо́ра (хлорид бора(+3), хлорид бора(III), трёххлористый бор, хим. формула — BCl₃) — бинарное неорганическое соединение бора и хлора. Представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом, реагирует с водой. Ядовит.

Физические свойства

При стандартных условиях трихлорид бора BClШаблон:Sub 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:

$p_{\mathsf{(}𝗆𝗆𝖧𝗀\mathsf{)}}=2115T^{-1}-7.04\lg T+27.56$

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:

$\mathrm{𝟤}𝖡\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{>400^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }$

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:

${𝖡}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{1000^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢𝖮\mathsf{\uparrow }$

В России используется промышленный метод хлорирования карбида бора при температуре 900—1000 °C:

${𝖡}_{\mathrm{𝟦}}𝖢\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{1000^{o}C}{\to }\mathrm{𝟦}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖢$

Трихлорид алюминия и трифторид бора могут обмениваться галогенами:

$𝖠𝗅𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖡{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{T}{\to }𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖠𝗅{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}$

В лабораторной практике трихлорид бора получают разложением его аддуктов, например, BCl₃S(СН₃)₂, которые удобны в работе, так как являются твёрдыми веществами:

$\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\rightleftarrows }\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }$

Химические свойства

Полностью гидролизуется водой с выделением большого количества тепла:

$𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖡\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖢𝗅$

Реагирует с разбавленными и концентрированными щелочами:

$\mathrm{𝟦}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟦}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{\to }𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}{𝖡}_{\mathrm{𝟦}}{𝖮}_{\mathrm{𝟩}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟩}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{\to }𝖭𝖺\mathsf{[}𝖡\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖢𝗅$

Восстанавливается водородом до бора или борана:

$\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{800-1200^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖡\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖧𝖢𝗅$

$\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{450^{o}C,Cu,Al}{\to }{𝖡}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖧𝖢𝗅$

Горит в кислороде (на воздухе при температуре >400 °C):

$\mathrm{𝟦}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖡}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

Фтор вытесняет хлор из соединения:

$\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖡{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

Трихлорид бора является кислотой Льюиса, которая образует аддукты с третичными аминами, фосфинами, эфирами, тиоэфирами и галогенид-ионами:

$𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖯{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\rightleftarrows }𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\cdot }𝖯{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}$

Реагирует с оловоорганическими соединениями:

$\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖱}_{\mathrm{𝟦}}𝖲𝗇\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖱𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖱}_{\mathrm{𝟤}}𝖲𝗇𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

При пропускании через трихлорид бора электрической искры получаются низшие хлориды бора B₂Cl₆, B₄Cl₄, B₈Cl₈:

$\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{}{\to }{𝖡}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

Реагирует со спиртами с образованием эфиров-боратов:

$𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖱\text{-}𝖮𝖧\stackrel{}{\to }𝖡\mathsf{(}𝖮𝖱{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖢𝗅$

При нагревании реагирует с борным ангидридом с образованием оксихлорида бора:

$𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖡}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{200^{o}C}{\to }\mathrm{𝟥}𝖡𝖮𝖢𝗅$

Металлы могут восстанавливать трихлорид бора до бора или образовывать бориды:

$𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺\stackrel{150^{o}C}{\to }𝖡\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖢𝗅$

$\mathrm{𝟤}𝖡𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖬𝗀\stackrel{}{\to }𝖬{𝗀}_{\mathrm{𝟥}}{𝖡}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖬𝗀𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

Применение

• Трёххлористый 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, обладающее удушающим действием. ПДК в рабочей зоне — 1 мг/м³, поражающая токсодоза 0,3 мг/л•1 мин.

См. также

• Галогениды бора
• Трёхфтористый бор

Литература

• Шаблон:Книга