Трихлорид бора

Трихлорид бора
Общие
Систематическое наименование	хлорид бора​(III)​
Сокращения	трихлоробор
Традиционные названия	трихлорид бора; трёххлористый бор, бора хлорид
Хим. формула	${\ce {BCl3}}$
Физические свойства
Состояние	бесцветный тяжёлый, ядовитый газ, дымится на воздухе или жидкость
Молярная масса	(при 9,23 % и Cl 90,77 % по массе) 117,17 г/моль
Плотность	(при 0 °C) 1,326 г/см³
Энергия ионизации	11,6 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	-107,3 °C
• кипения	12,6 °C
Критическая точка	температура: 178,8 °C давление: 3,87 мПа плотность: 0,7 г/см3
Мол. теплоёмк.	107 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-427 кДж/моль
Давление пара	1 мм. рт. ст. (при −92 °C) 10 мм. рт. ст. (при −68 °C) 100 мм. рт. ст. (при −33,5 °C) 150 кПа (при 20 °C)
Химические свойства
Растворимость
• в воде	бурно реагирует
• в остальных веществах	разлагается в этаноле, растворим в тетрахлориде углерода
Оптические свойства
Показатель преломления	1,00139
Структура
Координационная геометрия	тригональная, плоская
Дипольный момент	0 Д
Классификация
Рег. номер CAS	10294-34-5
PubChem	25135
Рег. номер EINECS	233-658-4
SMILES	[BH6+3].[Cl-].[Cl-].[Cl-]
InChI	InChI=1S/BCl3/c2-1(3)4 FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N
RTECS	ED1925000
Номер ООН	3390
ChemSpider	23480
Безопасность
Предельная концентрация	1 мг/м3
ЛД50	80—145 мг/кг
Токсичность	Класс опасности (по ГОСТ 12.1.007-76): 2-й
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 4 2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Трихлори́д бо́ра (хлорид бора(+3), хлорид бора(III), трёххлористый бор, химическая формула — ${\ce {BCl3}}$) — 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 представляет собой ядовитый, тяжёлый бесцветный газ, вследствие взаимодействия с парами воды дымящийся во влажном воздухе.

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 как и другие тригалогениды бора представляет собой правильный треугольник с длиной связи ${\ce {B-Cl}}$ 0,175 нм.

Вследствие симметрии молекула имеет нулевой дипольный момент.

Трихлорид бора не образует димеры, но есть косвенные свидетельства того, что он может образовывать димеры при очень низких температурах (20 К).

Получение

Трихлорид бора можно синтезировать из элементов:

${\ce {2B{}+3Cl2->[>400~{\ce {^{o}C}}]2BCl3}}$.

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:

${\ce {B2O3{}+3C{}+3Cl2->[1000~{\ce {^{o}C}}]2BCl3{}+3CO}}$.

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

${\ce {B4C + 6 Cl2 -> 4 BCl3 + C}}$.

Трихлорид алюминия и трифторид бора могут обмениваться галогенами, например:

${\ce {AlCl3 + BF3 ->[{\ce {T}}] BCl3 + AlF3}}$.

В лаборатории трихлорид бора получают разложением его аддуктов, например, ${\ce {BCl3S(CH)2}}$, которые удобны в работе, так как являются твёрдыми веществами:

${\ce {(CH3)2SBCl3 -> (CH3)2S + BCl3}}$.

Химические свойства

Полностью гидролизуется водой с выделением большого количества тепла:

${\ce {BCl3 + 3H2O -> B(OH)3 v + 3 HCl}}$.

Реагирует с разбавленными и концентрированными щелочами:

${\ce {4 BCl3 + 14 NaOH -> Na2B4O7 + 12 NaCl + 7 H2O}}$;

${\ce {BCl3 + 4 NaOH -> Na[B(OH)4] + 3 NaCl}}$.

Восстанавливается водородом до элементарного бора или борана:

${\ce {2BCl3{}+3H2->[800-1200~{\ce {^{o}C}}]2B{}+6HCl}}$.

${\ce {2BCl3{}+6H2->[450~{\ce {^{o}C,~Cu,~Al}}]B2H6{}+6HCl}}$

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

${\ce {4 BCl3 + 3 O2 -> 2 B2O3 + 6 Cl2}}$.

Элементарный фтор вытесняет хлор из этого соединения:

${\ce {2 BCl3 + 3 F2 -> 2 BF3 + 3 Cl2}}$.

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

${\ce {BCl3 + PH3 -> BCl3.PH3}}$.

Реагирует с оловоорганическими соединениями:

${\ce {2 BCl3 + R4Sn -> 2 RBCl2 + R2SnCl2}}$.

При пропускании через трихлорид бора электрических искр получаются низшие хлориды бора ${\ce {B2Cl6}}$, ${\ce {B4Cl4, B8Cl8}}$:

${\ce {2 BCl3 -> B2Cl4 + Cl2}}$.

Реагирует со спиртами с образованием эфиров-боратов:

${\ce {BCl3 + R-OH -> B(OR)3 + 3 HCl}}$.

При нагревании реагирует с борным ангидридом с образованием оксихлорида бора:

${\ce {BCl3{}+B2O3->[200~{\ce {^{o}C}}]3BOCl}}$.

Металлы могут восстанавливать трихлорид бора до элементарного бора или образовывать бориды металлов:

${\ce {BCl3{}+3Na->[150~{\ce {^{o}C}}]B{}+3NaCl}}$;

${\ce {2 BCl3 + 6 Mg -> Mg3B2 + 3 MgCl2}}$.

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 резисторов для приклеивания углеродной плёнки к керамической подложке.
• Используется в плазменном травлении в производстве микроэлектроники.
• Используется как реагент в органическом синтезе.

Токсичность

Трихлорид бора — едкое, весьма токсичное вещество, обладающее удушающим действием.

Безопасная концентрация в атмосферном воздухе менее 0,03 мг/м³, предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны — 1 мг/м³. Допустимая временная концентрация (ДВК) — 5 мг/м³.

Поражающая токсическая доза 0,3 мг/л⋅мин.

См. также

• Галогениды бора
• Трёхфтористый бор

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.