Bortrifluorid

Strukturformel
Strukturformel von Bortrifluorid
Allgemeines
Name Bortrifluorid
Andere Namen
  • Trifluorboran
  • Bor(III)-fluorid
Summenformel BF3
CAS-Nummer 7637-07-2
PubChem 6356
Kurzbeschreibung

farbloses, stechend riechendes, an feuchter Luft rauchendes Gas[1]

Eigenschaften
Molare Masse 67,81 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig[2]

Dichte

3,1 g·l−1[2]

Schmelzpunkt

−127,1 °C[2]

Siedepunkt

−100,4 °C[2]

Löslichkeit

reagiert heftig mit Wasser[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
04 – Gasflasche 05 – Ätzend 06 – Giftig oder sehr giftig

Gefahr

H- und P-Sätze H: 330-314-280
EUH: 014-071
P: 260-​280-​304+340-​303+361+353-​305+351+338-​315-​405-​403Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [4]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Sehr giftig Ätzend
Sehr giftig Ätzend
(T+) (C)
R- und S-Sätze R: 14-26-35
S: (1/2)-9-26-28-36/37/39-45
MAK

2,5 mg·m−3 (Fluorid)[2]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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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:

$ \mathrm{B_2O_3 + 6 \ HF \longrightarrow 2 \ BF_3 + 3 \ H_2O} $
  • im großtechnischen Bereich durch Erhitzen von Dibortrioxid oder Borax mit Calciumfluorid und konzentrierter Schwefelsäure
  • im Labor durch Thermolyse von Diazoniumtetrafluoroboraten
  • weiter aus Kalium- oder Natriumfluoroborat und Bortrioxid
$ \mathrm{KBF_4 + 2 \ B_2O_3 \longrightarrow BF_3 + KF\cdot B_4O_6} $
$ \mathrm{H_3BO_3 + 3 \ HSO_3F \longrightarrow BF_3 + 3 \ H_2SO_4} $

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. Es bildet mit Elektronenpaardonoren Additionsverbindungen.

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.

$ \mathrm{ BF_3 + H_2O\ \rightleftharpoons \ H_2O^{+-}BF_3} $
$ \mathrm{ H_2O^{+-}BF_3 + H_2O\ \rightleftharpoons \ [H_3O][BF_3OH]} $
$ \mathrm{ [H_3O][BF_3OH] + H_2O\ \rightleftharpoons \ B(OH)_3 + 3\ HF} $

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

$ \mathrm{BF_3 + \ HF \longrightarrow \ HBF_4} $

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

$ \mathrm{ B(OH)_3 + 4\ HF\ \rightleftharpoons \ [H_3O][BF_4] + 2\ H_2O} $

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 Alkylboranen, 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

Beispiel für ein Bortrifluorid-Addukt: BF3-Ammoniak

Einzelnachweise

  1. Römpp Online - Version 3.5, 2009, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Datenblatt Bortrifluorid bei AlfaAesar, abgerufen am 22. Februar 2010 (JavaScript erforderlich)..
  3. 3,0 3,1
  4. Eintrag zu CAS-Nr. 7637-07-2 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 14. März 2011 (JavaScript erforderlich)
  5. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 219-21.

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