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| 名前 | |||
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| IUPAC名
三フッ化ホウ素
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| 体系的なIUPAC名
トリフルオロボラン | |||
| その他の名前
フッ化ホウ素、トリフルオロボラン
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| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.028.699 | ||
| EC番号 |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 圧縮: 1008。 三フッ化ホウ素二水和物: 2851。 | ||
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| BF3の | |||
| モル質量 | 67.82 g/mol (無水) 103.837 g/mol (二水和物) | ||
| 外観 | 無色の気体（無水） 無色の液体（二水和物） | ||
| 臭い | 刺激的な | ||
| 密度 | 0.00276 g/cm 3 (無水ガス) 1.64 g/cm 3 (二水和物) | ||
| 融点 | −126.8 °C (−196.2 °F; 146.3 K) | ||
| 沸点 | −100.3 °C (−148.5 °F; 172.8 K) | ||
| 発熱分解[1] (無水) 非常に溶けやすい (二水和物) | |||
| 溶解度 | ベンゼン、トルエン、ヘキサン、クロロホルム、塩化メチレンに可溶 | ||
| 蒸気圧 | >50気圧（20℃）[2] | ||
| 0 日 | |||
| 熱化学 | |||
熱容量 ( C )
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50.46 J/(モル·K) | ||
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
254.3 J/(モル·K) | ||
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1137 kJ/モル | ||
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )
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−1120 kJ/モル | ||
| 危険性[4] [5] | |||
| GHSラベル: | |||
  
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| 危険 | |||
| H314、H330、H335、H373 | |||
| P260、P280、P303+P361+P353、P304+P340、P305+P351+P338、P310、P403+P233 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
| 引火点 | 不燃性 | ||
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |||
LC 50 (中央濃度)
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1227 ppm（マウス、2時間） 39 ppm（モルモット、4時間） 418 ppm（ラット、4時間）[3] | ||
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |||
PEL (許可)
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C 1 ppm (3 mg/m 3 ) [2] | ||
REL (推奨)
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C 1 ppm (3 mg/m 3 ) [2] | ||
IDLH（差し迫った危険）
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25ppm [2] | ||
| 安全データシート（SDS） | 検索結果 | ||
| 関連化合物 | |||
その他の陰イオン
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その他の陽イオン
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関連化合物
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フッ化ホウ素 | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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三フッ化ホウ素は、化学式BF 3の無機化合物です。この刺激臭のある無色の有毒ガスは、湿った空気中で白い煙を形成します。これは有用なルイス酸であり、他のホウ素化合物の多目的な構成要素です。
構造と結合
BF 3分子の形状は三方平面です。その D 3h対称性はVSEPR 理論の予測と一致しています。高い対称性のため、分子には双極子モーメントがありません。分子は炭酸イオンCOと等電子です。 2−3。
BF 3は一般に「電子不足」と呼ばれ、ルイス塩基に対する発熱反応によってこの説明が補強されます。
三ハロゲン化ホウ素BX 3では、B–X 結合の長さ (1.30 Å) が単結合に予想される長さよりも短く、[7]この短さはフッ化物中の B–X π 結合が強いことを示しているのかもしれない。簡単な説明としては、ホウ素原子上の p 軌道の対称性が許容される重なりと、フッ素原子上の 3 つの同様の配向を持つ p 軌道の同位相の組み合わせが挙げられる。[7] BF 3の結合のイオン性に着目する人もいる。[8]
合成と取り扱い
BF 3はホウ素酸化物とフッ化水素の反応によって製造されます。
- B 2 O 3 + 6 HF → 2 BF 3 + 3 H 2 O
通常、 HFは硫酸と蛍石（CaF2）からその場で生産されます。 [9]三フッ化ホウ素は毎年約2300～4500トン生産されています。[10]
実験室規模
実験室規模の反応では、BF 3 は通常、市販の液体である 三フッ化ホウ素エーテラートを使用してその場で生成されます。
実験室で無溶媒物質を得る方法は数多くあるが、よく知られている方法としては[BF 4 ] −のジアゾニウム塩の熱分解が挙げられる[11]。
あるいはテトラフルオロホウ酸ナトリウム、三酸化ホウ素、硫酸の反応によっても生成される：[12]
- 6 Na[BF 4 ] + B 2 O 3 + 6 H 2 SO 4 → 8 BF 3 + 6 NaHSO 4 + 3 H 2 O
プロパティ
無水三フッ化ホウ素の沸点は-100.3℃、臨界温度は-12.3℃であるため、この温度範囲でのみ冷蔵液体として保存できる。冷凍システムの故障により圧力が臨界圧力49.85バール（4.985MPa）まで上昇する可能性があるため、貯蔵容器または輸送容器は内部圧力に耐えられるように設計する必要がある。[13]
三フッ化ホウ素は腐食性がある。三フッ化ホウ素を取り扱う機器に適した金属としては、ステンレス鋼、モネル、ハステロイなどがある。湿気があるとステンレス鋼を含む鋼を腐食する。ポリアミドと反応する。ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレンは十分な耐性を示す。三フッ化ホウ素は炭化水素ベースのグリースと反応するため、機器に使用するグリースはフルオロカーボンベースのものにすべきである。[14]
反応
アルミニウムやガリウムの三ハロゲン化物とは異なり、ホウ素の三ハロゲン化物はすべてモノマーです。これらは、急速なハロゲン化物交換反応を起こします。
- BF 3 + BCl 3 → BF 2 Cl + BCl 2 F
この交換プロセスは容易であるため、混合ハロゲン化物を純粋な形で得ることはできません。
三フッ化ホウ素は、フッ化物やエーテルなどのルイス塩基と付加物を形成する多用途のルイス酸です。
- CsF + BF 3 → Cs[BF 4 ]
- O(CH 2 CH 3 ) 2 + BF 3 → BF 3 ·O(CH 2 CH 3 ) 2
テトラフルオロホウ酸塩は非配位性アニオンとしてよく用いられる。ジエチルエーテルとの付加物である三フッ化ホウ素ジエチルエーテレート、または単に三フッ化ホウ素エーテレート（BF 3 ·O(CH 2 CH 3 ) 2 ）は取り扱いが便利な液体であるため、実験室でのBF 3供給源として広く使用されている。[15]もう一つの一般的な付加物はジメチルスルフィドとの付加物（BF 3 ·S(CH 3 ) 2）で、これは純粋な液体として取り扱うことができる。[16]
ルイス酸度の比較
3 つのより軽いホウ素三ハロゲン化物BX 3 (X = F、Cl、Br) はすべて、共通のルイス塩基と安定した付加物を形成します。それらの相対的なルイス酸性度は、付加物形成反応の相対的な発熱量で評価できます。このような測定により、ルイス酸性度の次の順序が明らかになりました。
- BF 3 < BCl 3 < BBr 3 < BI 3（最も強いルイス酸）
この傾向は、平面状の三ハロゲン化ホウ素のπ結合の程度がBX3分子のピラミッド化によって失われることに起因すると一般的に考えられている。[17]この傾向は次の通りである。
- BF 3 > BCl 3 > BBr 3 < BI 3（最もピラミッド化しやすい）
しかし、 π結合の相対的な強さを評価する基準は明確ではありません。[7] 1つの示唆は、F原子はより大きなCl原子やBr原子に比べて小さいということです。その結果、フッ素からヨウ素に移行するにつれてホウ素とハロゲン間の結合距離が長くなり、軌道間の空間的な重なりがより困難になります。Fのp zの孤立電子対は容易に供与され、ホウ素の空のp z軌道に重なり合います。その結果、Fのπ供与はClやBrよりも大きくなります。
別の説明では、BF 3のルイス酸性度が低いのは、付加物F 3 B−Lの結合が相対的に弱いためであると考えられる。[18] [19]
さらに別の説明としては、各高周期のpz軌道には余分な節面があり、その面の両側に波動関数の反対の符号があるという事実が挙げられます。これにより、同じ結合内に結合領域と反結合領域が生じ、有効な重なりが減少し、酸性度のπ供与阻害が低下します。[20]
加水分解
三フッ化ホウ素は水と反応してホウ酸とフルオロホウ酸を生成します。反応はアコ付加物H 2 O−BF 3の形成から始まり、その後HFが失われ、三フッ化ホウ素とフルオロホウ酸が生成されます。[21]
- 4 BF 3 + 3 H 2 O → 3 H[BF 4 ] + B(OH) 3
より重い三ハロゲン化物は、おそらく四面体イオン[BCl 4 ] −と[BBr 4 ] −の安定性が低いため、類似の反応を起こしません。フルオロホウ酸は酸性度が高いため、フルオロホウ酸イオンは、固体として単離するのが難しいジアゾニウムイオンなどの特に求電子性カチオンを単離するために使用できます。
用途
有機化学
三フッ化ホウ素は、有機合成における試薬として、主にルイス酸として最もよく使用されます。[10] [22]例としては、以下のものがあります。
- ポリエーテルなどの不飽和化合物の重合反応を開始する
- いくつかの異性化、アシル化、[23] アルキル化、エステル化、脱水、[24] 縮合、向山アルドール付加、およびその他の反応の触媒として[25] [引用が必要]
ニッチな用途
三フッ化ホウ素のその他のあまり一般的ではない用途には、次のものがあります。
- イオン注入のドーパントとして適用される
- エピタキシャル成長シリコンのp型ドーパント
- 電離箱内の高感度中性子検出器や地球の大気中の放射線レベルを監視する装置に使用される。
- 燻蒸中
- マグネシウムのはんだ付け用フラックスとして
- ジボランを製造する[12]
発見
三フッ化ホウ素は1808年にジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックとルイ・ジャック・テナールによって発見された。彼らはフッ化カルシウムとガラス化したホウ酸を組み合わせて「フッ酸」（すなわちフッ化水素酸）を単離しようとしていた。結果として生じた蒸気はガラスをエッチングできなかったため、彼らはそれをフルオロホウ素ガスと名付けた。[26] [27]
参照
参考文献
- ^ 実験室における慎重な実践。1995年8月16日。doi : 10.17226/ 4911。ISBN 978-0-309-05229-0. 2014年12月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年5月7日閲覧。
{{cite book}}:|website=無視されました (ヘルプ) - ^ abcd NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド。「#0062」。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)。
- ^ 「三フッ化ホウ素」。生命または健康に直ちに危険となる濃度（IDLH）。国立労働安全衛生研究所（NIOSH）。
- ^ 2008年12月16日の欧州議会および理事会規則(EC) No 1272/2008（物質および混合物の分類、表示および包装に関する規則、指令67/548/EECおよび1999/45/ECの改正および廃止、ならびに規則(EC) No 1907/2006の改正）の付属書VI、第3部の索引番号005-001-00-X。OJEU L353、2008年12月31日、pp 1–1355、p 341。
- ^ 「三フッ化ホウ素」、化学物質の危険性に関するポケットガイド、米国保健福祉省（NIOSH）発行番号2005-149、ワシントンDC：政府印刷局、2005年、ISBN 9780160727511。
- ^ Inc, New Environment. 「New Environment Inc. - NFPA Chemicals」www.newenv.com。2016年8月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年5月7日閲覧。
{{cite web}}:|last=一般的な名前があります (ヘルプ) - ^ abc グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ Gillespie, Ronald J. (1998). 「共有結合分子とイオン性分子: BeF 2と AlF 3 は高融点固体であるのに、BF 3と SiF 4 は気体であるのはなぜか?」. Journal of Chemical Education . 75 (7): 923. Bibcode :1998JChEd..75..923G. doi :10.1021/ed075p923.
- ^ Holleman, AF; Wiberg, E. (2001).無機化学. サンディエゴ: アカデミック プレス. ISBN 0-12-352651-5。
- ^ ab Brotherton, RJ; Weber, CJ; Guibert, CR; Little, JL「ホウ素化合物」。Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry。Weinheim : Wiley-VCH。doi : 10.1002 /14356007.a04_309。ISBN 978-3527306732。
- ^ フラッド、DT (1933)。「フルオロベンゼン」。有機合成。13 : 46;全集第2巻、295ページ。
- ^ ab Brauer, Georg (1963). 無機化学の分取ハンドブック。第1巻（第2版）。ニューヨーク：Academic Press。p. 220 & 773。ISBN 978-0121266011。
- ^ Yaws, CL編 (1999).化学特性ハンドブック. McGraw-Hill. p. 25.
- ^ 「三フッ化ホウ素」。ガス百科事典。エア・リキード。2016年12月15日。2006年12月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ コーネル、ベロニカ、ラブリー、カール J. (2007)。「三フッ化ホウ素エーテル化物」。有機合成試薬百科事典。doi :10.1002/ 9780470842898.rb249.pub2。ISBN 978-0471936237. S2CID 100921225。
- ^ Heaney, Harry (2001). 「三フッ化ホウ素-ジメチルスルフィド」。有機合成試薬百科事典。doi : 10.1002 / 047084289X.rb247。ISBN 0471936235。
- ^ コットン、F. アルバート;ウィルキンソン、ジェフリー; ムリーリョ、カルロス A.; ボッホマン、マンフレッド (1999)、Advanced Inorganic Chemistry (第 6 版)、ニューヨーク: Wiley-Interscience、ISBN 0-471-19957-5
- ^ Boorman, PM; Potts, D. (1974). 「三ハロゲン化ホウ素の第V族カルコゲニド錯体」. Canadian Journal of Chemistry . 52 (11): 2016–2020. doi :10.1139/v74-291.
- ^ Brinck, T.; Murray, JS; Politzer, P. (1993). 「三フッ化ホウ素と三塩化ホウ素およびそれらのアンモニアとの錯体の結合の計算分析」無機化学. 32 (12): 2622–2625. doi :10.1021/ic00064a008.
- ^ Wikipedia には、いくつかの高次の p 軌道の図を示したわかりやすい表があります。
- ^ Wamser, CA (1951). 「25°における三フッ化ホウ素-水系の平衡」アメリカ化学会誌. 73 (1): 409–416. doi :10.1021/ja01145a134.
- ^ Heaney, H. (2001). 「三フッ化ホウ素」.有機合成試薬百科事典. doi :10.1002/047084289X.rb250. ISBN 0-471-93623-5。
- ^ Mani, Rama I.; Erbert, Larry H.; Manise , Daniel (1991). 「植物フェノールの合成における三フッ化ホウ素：フェノールケトンとフェニルストリルケトンの合成」(PDF)。Journal of Tennessee Academy of Science。66 (1): 1–8。 2016年10月27日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2016年10月27日閲覧。
- ^ Sowa, FJ; Hennion, GF; Nieuwland, JA ( 1935). 「ホウ素フッ化物による有機反応。IX. アルコールによるフェノールのアルキル化」。アメリカ化学会誌。57 (4): 709–711. doi :10.1021/ja01307a034。
- ^ 「三フッ化ホウ素（BF3）の用途」ハネウェル。2012年1月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ゲイ＝リュサック、JL; LJ テナール (1809 年)。 「シュール・ラシド・フルオリク」。アンナレス・ド・シミエ。69：204～220。
- ^ ゲイ＝リュサック、JL; LJ テナール (1809 年)。 「フッ素樹脂の所有権と金属のポットの安全性を保証します。」アルクイユ社会社会の記憶と身体の記憶。2 : 317–331。
外部リンク
- 「安全と健康に関するトピック: 三フッ化ホウ素」OSHA。
- 「三フッ化ホウ素 ICSC: 0231」。国際化学物質安全性カード。CDC。2017 年 11 月 23 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年 9 月 8 日閲覧。
- 「ホウ素と化合物：概要」。国家汚染物質目録。オーストラリア政府。
- 「フッ化物化合物：概要」。国家汚染物質目録。オーストラリア政府。
- 「三フッ化ホウ素」。WebBook。NIST。
- 「三フッ化ホウ素 (BF3) の用途」。ハネウェル。2012 年 1 月 29 日にオリジナルからアーカイブ。2012 年 2 月 14 日に閲覧。