Fluorid boritý

Fluorid boritý
Obecné
Systematický název	Fluorid boritý
Ostatní názvy	Trifluoroboran
Anglický název	Boron trifluoride
Německý název	Bortrifluorid
Sumární vzorec	BF3
Vzhled	Bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	7637-07-2
Vlastnosti
Molární hmotnost	67,805 g/mol
Teplota tání	−127,1 °C
Teplota varu	−99,9 °C
Hustota	1,98 g/cm3 (−188 °C, pevná látka); 1,589 g/cm3 (−101 °C, kapalina); 0,002 99 g/cm3 (20 °C, 1013 hPa, plyn)
Kritická teplota Tk	−12,25 °C
Kritický tlak pk	4 980 kPa
Rozpustnost ve vodě	Prudká reakce
Tlak páry	1,333 kPa (−142 °C); 13,332 kPa (−124 °C)
Ionizační energie	15,5 eV
Struktura
Koordinační geometrie	rovnostranný trojúhelník
Tvar molekuly	rovinný
Dipólový moment	0 Cm
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°	−1 137 kJ/mol
Entalpie tání ΔHt	68,1 J/g
Entalpie varu ΔHv	252 J/g
Standardní molární entropie S°	254,3 JK−1mol−1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°	−1 120 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp	0,744 JK−1g−1
Bezpečnost
	; GHS05 ; GHS06; Nebezpečí
R-věty	R14, R26, R35
S-věty	S1/2, S9, S26, S28, S36/37/39, S45
	Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Fluorid boritý je ostře štiplavě páchnoucí bezbarvý toxický plyn s hustotou více než dvakrát (2,37×) větší než vzduch.

Příprava

Fluorid boritý lze připravit přímým slučováním elementárního bóru s plynným fluorem za zvýšené teploty

2 B + 3 F₂ → 2 BF₃;

reakce je značně prudká, proto bývá plynný fluor ředěn dusíkem, který slouží jako inertní plyn. Obvykle se však BF₃ připravuje reakcí oxidu boritého s fluorovodíkem

B₂O₃ + 6 HF → 2 BF₃ + 3 H₂O.

Vlastnosti

Molekulární geometrie BF₃

Molekula fluoridu boritého je planární (rovinná) a má trojčetnou symetrii (bodová grupa symetrie D_3h). Vzhledem k této symetrii nemá tato molekula dipólový moment, ačkoliv jednotlivé vazby B—F jsou samy o sobě značně polarizované se záporným nábojem na atomu fluoru a s kladným na atomu bóru.

Vzhledem k tomu, že valenční elektronová slupka atomu bóru v této molekule je neúplně obsazená pouze šesti elektrony (je elektronově deficitní), funguje jako elektron akceptor a v reakcích vystupuje jako Lewisova kyselina. Proto se molekula fluoridu boritého váže s molekulami obsahujícími volný elektronový pár. Např. s fluorovodíkem vytváří kyselinu tetrafluoroboritou

BF₃ + HF → HBF₄;

podobně s fluoridovými solemi, např. fluoridem draselným vytváří komplexní soli

KF + BF₃ → K[BF₄],

v tomto případě tetrafluoroboritan draselný.

S menšími molekulami, jejichž některý atom má volný elektronový pár, tvoří adiční sloučeniny. Např. s vodou vytváří relativně stabilní komplex

BF₃ + H₂ → F₃B⁻—O⁺H₂,

který se jen pozvolna za normální teploty rozkládá na kyselinu difluoroboritou a fluorovodík

F₃B⁻—O⁺H₂ → HF + HBOF₂.

Tato hydrolýza může proběhnout, byť pomalu a méně snadno, než tomu je u jiných halogenidů boritých (např. u chloridu boritého), sumárně až k rozkladu na kyselinu boritou

BF₃ + 3 H₂O → H₃BO₃ + 3 HF.

V důsledku toho se při styku plynného fluoridu boritého s vlhkým vzduchem vytváří dým, tvořený směsí pevných hydrolytických produktů. Probíhá-li však hydrolýza ve vodném prostředí (např. rozpouštěním BF₃ ve vodě), vzniká jako výsledný produkt směsný roztok, tvořený kyselinou boritou, kyselinou tetrafluoroboritou a kyselinou fluorovodíkovou

2 BF₃ + 3 H₂O → H₃BO₃ + 2 HF + HBF₄.

S amoniakem vytváří fluorid boritý stabilní komplex

BF₃ + NH₃ → F₃B⁻—N⁺H₃.

Významná je tvorba komplexu s diethyletherem

BF₃ + CH₃OCH₃ → F₃B⁻—O⁺(CH₃)₂.

Tato sloučenina je za normálních podmínek kapalná a používá se při řadě aplikací ke skladování jinak nebezpečného fluoridu boritého nebo při manipulaci s ním.

Použití

Fluorid boritý se používá v iontové implantaci pro vnášení atomů bóru (dopování) do monokrystalických vrstev křemíku pří výrobě polovodičů typu p. Obdobně se pro implantaci používá fluorid arsenitý nebo fluorid fosforečný pro implantaci arsenu, resp. fosforu.

Fyziologické působení

Plynný fluorid boritý při nadechnutí uvolňuje působením vody ve sliznicích fluorovodík, který je dráždí. Ve větším množství může způsobit poleptání sliznic nebo kůže, případně až edém plic.

Reference

↑ ^a ^b Boron trifluoride. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)

Literatura

VOHLÍDAL, JIŘÍ; ŠTULÍK, KAREL; JULÁK, ALOIS. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Fluorid boritý na Wikimedia Commons

[pubchem_cid_6356-1] Boron trifluoride. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)

[1]