Bortrifluorid

Strukturformel
Strukturformel von Bortrifluorid
Allgemeines
Name	Bortrifluorid
Andere Namen	Trifluorboran Fuman Bor(III)-fluorid
Summenformel	BF3
Kurzbeschreibung	farbloses, stechend riechendes, an feuchter Luft rauchendes Gas<ref>Eintrag zu Bortrifluorid. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN Vorlage:CASRN (Dihydrat) EG-Nummer 231-569-5 ECHA-InfoCard 100.028.699 PubChem 6356 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	67,81 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig<ref name="GESTIS"/>
Dichte	3,04 g·l−1<ref name="GESTIS"/> 1,636 g·cm−3 (25 °C, Dihydrat)<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref>
Schmelzpunkt	−128,7 °C<ref name="GESTIS"/>
Siedepunkt	−100,3 °C<ref name="GESTIS"/>
Dampfdruck	28 bar (bei −30 °C)<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Löslichkeit	reagiert heftig mit Wasser<ref name="GESTIS"/>
Dipolmoment	0<ref name="CRC90_6_188">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Permittivity (Dielectric Constant) of Gases, S. 6-188.</ref>
Brechungsindex	1,316 (20 °C, Dihydrat)<ref name="Sigma" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.028.699">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 280​‐​330​‐​314​‐​373 EUH: 014​‐​071 P: 260​‐​280​‐​308+313​‐​303+361+353+315​‐​304+340+315​‐​305+351+338+315​‐​405​‐​403<ref name="GESTIS" />
MAK	2,5 mg·m−3 (Fluorid)<ref name="alfa">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref> Schweiz: 1 ml·m−3 bzw. 3 mg·m−3<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach Bortrifluorid)Vorlage:Abrufdatum</ref>
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−1136,0(8) kJ/mol<ref name="CRC90_5_1">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, CODATA Key Values for Thermodynamics, S. 5-1.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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:

<math>\mathrm{B_2O_3 + 6 \ HF \longrightarrow 2 \ BF_3 + 3 \ H_2O}</math>

• im großtechnischen Bereich durch Erhitzen von Dibortrioxid oder Borax mit Calciumfluorid und konzentrierter Schwefelsäure
• im Labor durch Thermolyse von Diazoniumtetrafluoroboraten
• weiter aus Natrium- oder Ammoniumtetrafluoroborat mit Bortrioxid in Schwefelsäure<ref name="IS1"></ref>

<chem>6 NaBF4 + B2O3 + 6 H2SO4 -> 8 BF3 + 6 NaHSO4 + 3 H2O</chem>

• oder aus Fluorsulfonsäure und Borsäure:<ref>Georg Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 2nd edition. Band 1. Academic Press, New York NY u. a. 1963, S. 219–221.</ref>

<math>\mathrm{H_3BO_3 + 3 \ HSO_3F \longrightarrow BF_3 + 3 \ H_2SO_4}</math>

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 (Elektronenpaarakzeptor). Es bildet mit Elektronenpaardonatoren Additionsverbindungen (Lewis-Säure-Base-Addukte).<ref>Egon Wiberg, Nils Wiberg, A. F. Holleman: Anorganische Chemie. 103. Auflage. De Gruyter, Berlin ; Boston 2017, ISBN 978-3-11-026932-1. </ref>

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.

<math>\mathrm{ BF_3 + H_2O\ \rightleftharpoons \ H_2O^{+-}BF_3}</math>

<math>\mathrm{ H_2O^{+-}BF_3 + H_2O\ \rightleftharpoons \ [H_3O][BF_3OH]}</math>

<math>\mathrm{ [H_3O][BF_3OH] + H_2O\ \rightleftharpoons \ B(OH)_3 + 3\ HF}</math>

Allerdings ist die Hydrolyse im Gegensatz zu anderen Borhalogeniden nicht vollständig, da sich auch das inerte, tetraedrische Tetrafluoroboration (BF₄⁻) bildet.

<math>\mathrm{BF_3 + \ HF \longrightarrow \ HBF_4}</math>

Auch die Produkte der Hydrolyse reagieren weiter zur Tetrafluorborsäure, die als Oxoniumsalz vorliegt.

<math>\mathrm{ B(OH)_3 + 4\ HF\ \rightleftharpoons \ [H_3O][BF_4] + 2\ H_2O}</math>

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 Organoboranen, 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

Datei:NH3-BF3-adduct-bond-lengthening-2D-no-charges.png

Beispiel für ein Bortrifluorid-Addukt: BF₃-Ammoniak

• BF₃-Methanol
• BF₃-Phenol
• BF₃-Dibutylether
• BF₃-Diethyletherat
• BF₃-Dimethylether
• BF₃-THF (Tetrahydrofuran)
• BF₃-Essigsäure
• BF₃-Acetonitril
• BF₃-Dihydrat
• BF₃-Phosphorsäure

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Bormonofluorid BF │ Bortrifluorid BF₃ │ Dibortetrafluorid B₂F₄ │ Bortrichlorid BCl₃ │ Dibortetrachlorid B₂Cl₄ │ Bortribromid BBr₃ │ Bortriiodid BI₃ Vorlage:Klappleiste/Ende