Il trifluoruro di boro, con formula BF3, ha una geometria planare in cui il boro direziona tre orbitali ibridi secondo angoli di 120°. Il boro, con configurazione elettronica 1s2, 2s2, 2p1, presenta tre elettroni spaiati formando 3 orbitali ibridi sp2 dopo la promozione di un elettrone dall’orbitale 2s all’orbitale 2p.
Proprietà
Il trifluoruro di boro si presenta come un gas non infiammabile, dall’odore pungente e tossico per inalazione se anidro, mentre il trifluoruro di boro diidrato è liquido. Idrolizza lentamente in acqua fredda per dare acido fluoridrico e acido borico secondo la reazione: BF3 + 3 H2O → 3 HF + H3BO3. È solubile in acido solforico, benzene, toluene, esano, cloroformio e diclorometano.
Il trifluoruro di boro, che è un acido di Lewis, può formare legami coordinati con donatori di elettroni, dando complessi come il tetrafluoroborato ottenuto per reazione: BF3 + F- → [BF4-].
Sintesi
Il trifluoruro di boro fu ottenuto per la prima volta nel 1808 dai chimici francesi Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard per reazione tra fluoruro di calcio e acido borico secondo la reazione: 2 H3BO3 + 3 CaF2 + 3 H2SO4 → 2 BF3 + 3 CaSO4 + 6 H2O.
Viene sintetizzato anche tramite altre vie, come la reazione ad alta temperatura del triossido di boro in presenza di fluoruro di calcio e acido solforico concentrato: B2O3 + 3 CaF2 + 3 H2SO4 → 2 BF3 + 3 CaSO4 + 3 H2O; la reazione del triossido di boro in presenza di carbonio e fluoro: B2O3 + 3 C + 3 F2 → 2 BF3 + 3 CO; o la decomposizione termica del tetrafluoroborato di fenildiazonio con ottenimento di fluorobenzene e azoto. Questa reazione è utilizzata…
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Trifluoruro di Boro: Sintesi e Applicazioni
Il trifluoruro di boro può essere ottenuto principalmente in laboratorio tramite la reazione del composto C6H5N≡N+ [BF4–] che porta alla formazione di BF3, C6H5F e N2.
Reazioni del Trifluoruro di Boro
Il trifluoruro di boro è coinvolto in diverse reazioni, tra cui:
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Reazione con Sodio Boroidruro
: 4 BF3 reagisce con 3 NaBH4 per produrre 2 B2H6 e 3 NaBF4.–
Reazione con Idruro di Sodio
: 2 BF3 reagisce con 6 NaH per formare B2H6 e 6 NaF.–
Reazione con Solfuro di Litio
: 2 BF3 reagisce con 3 Li2S per dare B2S3 e 6 LiF.–
Reazione con Ammoniaca
: BF3 reagisce con NH3 per formare H3N-BF3.Applicazioni del Trifluoruro di Boro
Il trifluoruro di boro trova diverse applicazioni, tra cui:
– È utilizzato come acido di Lewis nelle reazioni di alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts.
– Funge da iniziatore nelle reazioni di polimerizzazione delle olefine.
– Agisce come catalizzatore nelle reazioni di isomerizzazione.
– Viene impiegato nel cracking degli idrocarburi.
– È usato come dopante di tipo p nella produzione di semiconduttori.
In conclusione, il trifluoruro di boro oltre a essere fondamentale in varie reazioni chimiche, trova applicazioni significative in diversi settori grazie alle sue proprietà e capacità catalitiche.