Фторид брома(III)

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}} Фтори́д бро́ма(III) (трифтори́д бро́ма, трёхфто́ристый бром) BrF₃ — соединение брома с фтором, представляющее собой при комнатной температуре подвижную бесцветную жидкость, иногда окрашенную желтовато-серым или соломенным цветом (за счёт разложения вещества с образованием бурого брома), дымящую на воздухе. Обладает сильным раздражающим запахом. В больших концентрациях ядовит.

Строение

Строение молекулы BrF₃

Гибридизация атома брома в молекуле sp³d, а строение молекулы полностью аналогичное строению молекулы трифторида хлора, то есть Т-образное, с одной длинной связью и двумя более короткими.

Для трифторида брома также изучена кристаллическая решётка. Кристаллическая ячейча — орторомбическая. Параметры ячейки:

Параметр	Значение
a	534 пм
b	735 пм
c	661 пм

Предположительно, в узлах кристаллической решётки находятся ионы [BrF₂]⁺ и [BrF₄]⁻.

Физико-химические свойства

Дипольный момент молекулы составляет 1.19 Дебая.

Термодинамические величины

Свойство	Значение
Стандартная энтальпия образования (в жидкой фазе)	−300,8 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования (в газовой фазе)	−255,6 кДж/моль
Энтропия образования (в жидкой фазе)	178,2 Дж/(моль·К)
Энтропия образования (в газовой фазе)	292,5 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в жидкой фазе)	124,6 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в газовой фазе)	66,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия плавления	12,03 кДж/моль
Энтальпия кипения	42,68 кДж/моль

Растворимость

Растворитель	Значение
Жидкий бром	Не смешивается
Вода	Реагирует
Серная кислота	Растворим
Фтороводород	Неограничено смешиваются (при температуре выше 292К).

Хорошо растворяет фториды некоторых металлов, например NaF, KF, AgF, SnF₂, BaF₂, SbF₂.

Химические свойства

• Воспламеняет многие органические соединения (в частности, бумагу и древесину).
• В жидком состоянии подвергается автоионизации по следующей схеме:

$𝖡𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\rightleftarrows }𝖡𝗋F_{\mathrm{𝟤}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖡𝗋F_{\mathrm{𝟦}}^{\mathsf{-}}$

• Многие фториды металлов при растворении образуют двойные соединения, которые в большинстве своём устойчивы к нагреванию, и теряют BrF₃ лишь при температурах выше 200 °C. Например при растворении в трифториде брома фторида калия выделяется следующее соединение:

$𝖪𝖥\mathsf{+}𝖡𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }𝖪𝖡𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟦}}$

Получение

• Трифторид брома можно получить из простых веществ при комнатной температуре (20 °C)

$𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖡𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}$

• Также, трифторид брома является продуктом диспропорционирования монофторида брома. При этом также образуется свободный бром:

$\mathrm{𝟥}𝖡𝗋𝖥\mathsf{\to }𝖡𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}$

Применение

BrF₃ нашел достаточно большой спектр различных вариантов применения. Вот некоторые из них:

• Трифторид брома — очень хороший фторирующий агент. Он используется во всевозможных органических синтезах. Например, в реакции с сукциннитрилом (NCCH₂CH₂CN) образуется 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан, который сложно получить, если использовать другие фторирующие агенты.
• На основе системы литий/трифторид брома разрабатывается достаточно перспективный источник тока.
• Также трифторид можно использовать для травления кристаллов кремния в газовой фазе, что может успешно применяться для производства различных полупроводниковых приборов.
• Успешно применяется в ядерной промышленности для получения и разделения фторидов урана, а также является перспективным для переработки ядерного топлива:

$\mathrm{𝟤}𝖴\mathsf{+}\mathrm{𝟧}𝖡𝗋{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖴{𝖥}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡𝗋𝖥\mathsf{+}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}$

• Применяется в нефтегазодобывающей промышленности — рабочее вещество в химических резаках для аварийной обрезки и извлечения буровой колонны из скважин.

• Для некоторых синтезов, трифторид брома выступает одновременно в роли растворителя, фторирующего агента и окислителя. Например, реакция с трихлоридами металлов, в которой образуются соли фторпроизводных кислот:

$𝖬𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖪𝖧{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟥}}𝖬𝖾{𝖥}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖢𝗅$

Опасности

Трифторид брома является достаточно опасным веществом. Среди опасностей связанных с применением этого вещества можно выделить следующие::

• Вероятность взрыва от удара, трения или искры.
• Токсичен для вдыхания и попадания внутрь организма.
• Оставляет серьёзные плохозаживающие ожоги при попадании на кожу.

См. также

• Фтор
• Бром
• Фторид брома(I)
• Фторид брома(V)

Литература

• Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М: Мир, 440 с. — 1967 г.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2 томах. М: Химия, 1973 г.