Monofluorek boru
| Nazwy | |
|---|---|
|
nazwa IUPAC
Fluoro(okso)boran
|
|
| Inne nazwy tlenek monofluorku boru
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| B F O | |
| Masa cząsteczkowa | 45,81 g·mol -1 |
| Wygląd | Gaz |
| Termochemia | |
|
Standardowa entalpia formowania (Δ f H ⦵ 298 ) |
48,0 ± 3,0 kcal/mol |
| Związki pokrewne | |
|
Powiązane tlenohalogenki
|
tlenochlorek boru |
|
Związki pokrewne
|
monofluorek boru tlenek boru |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Monofluorek boru lub fluorek oxoborylu lub fluoroksoboran jest niestabilną nieorganiczną substancją cząsteczkową o wzorze FBO. Jest również nazywany tlenkiem fluorku boru , fluoro(okso)boranem lub fluoro-oksoboranem . Cząsteczka jest stabilna w wysokich temperaturach, ale poniżej 1000°C skrapla się do trimeru (BOF) 3 zwanego trifluoroboroksyną . FBO można wyizolować jako trójatomową niemetaliczną cząsteczkę w matrycy gazu obojętnego i skondensowano w stałym neonie i argonie. Kiedy próbuje się skondensować gaz do ciała stałego w masie, powstaje szkło polimerowe, które jest pozbawione fluoru i po podgrzaniu tworzy szklistą pianę, taką jak prażona kukurydza. Tlenek fluorku boru był badany ze względu na jego wytwarzanie w wysokoenergetycznych paliwach rakietowych zawierających bor i fluor oraz w postaci szkła tlenofluorkowego. Szkło BOF jest niezwykłe, ponieważ może skraplać się bezpośrednio z gazu.
Nieruchomości
Monomer
Cząsteczka FBO jest liniowa o strukturze FB=O. Długość wiązania FB wynosi 1,283 Å, a wiązanie BO 1,207 cm -1 Å.
Widmo BFO w podczerwieni ma pasma wibracyjne przy 1900, 1050 i 500 cm -1 . Stałe spektroskopowe 10 BFO wynoszą B=9349,2711 MHz D=3,5335 kHz, a dla cząsteczki 11 BFO B=9347,3843 MHz D=3,5273 kHz. Monomer jest stabilny zarówno przy niskich ciśnieniach, jak i temperaturach powyżej 1000°C. Poniżej tej temperatury monomery łączą się, tworząc trimer zwany trifluoroboroksolem.
ciepło tworzenia Δ f H
⦵ 298 K wyniesie -146,1 kcal/mol. Powinowactwo do protonów 149,6 kcal/mol.
trymer
Jeśli gorący gaz BFO jest powoli schładzany, ponownie ulega dysmutacji do B 2 O 3 i BF 3 . W temperaturze pokojowej ta dysmutacja kończy się w ciągu godziny.
Tlenek fluorku boru tworzy trimer z pierścieniem złożonym z naprzemiennych atomów tlenu i boru, z fluorem związanym z borem. (BFO) 3 . Struktura pierścienia stawia go w klasie boroksoli. Nazywa się to również trifluoroboroksyną. Trimer jest dominującą formą w gazie w temperaturze 1000K. Po podgrzaniu do 1200 K w większości przekształca się w monomer BFO. Tlenofluorek boru można skroplić z pary do szkła z niedoborem fluoru w temperaturach poniżej 190 ° przez bardzo szybkie chłodzenie. Po podgrzaniu osad ten ma temperaturę, w której traci więcej BF3, tworząc spienione lub porowate szkło, które przypomina prażoną kukurydzę. Szkło osadzane w niższych temperaturach ma wyższy udział fluoru. Przewiduje się, że osady w temperaturze -40 ° C będą miały stosunek fluoru do tlenu 1: 1. Poniżej -135° (BFO) 3 jest stabilny.
Ciepło tworzenia trimeru z monomeru (BFO) 3 → 3BFO wynosi 131 kcal/mol.
Szkło
Szkło tlenofluorkowo-borowe jest przezroczyste i bezbarwne. Jest stabilny w suchym powietrzu, ale jest higroskopijny iw normalnym powietrzu staje się biały i nieprzejrzysty. Po podgrzaniu szkło osiąga temperaturę zeszklenia (Tg ) , przy której przestaje być szkłem i wytwarza gaz BF 3 oraz tlenofluorek boru z mniejszą ilością fluoru. Tę temperaturę zeszklenia określa się na podstawie miejsca, w którym ciśnienie wytwarzanego BF3 przekracza wytrzymałość szkła. Hipotetyczna struktura szkła BOF składa się z długich łańcuchów BOBO z fluorem przyłączonym do każdego boru. Można je uznać za trójkąty BO 2 F połączone w łańcuch atomami O. Te łańcuchy są splątane jak spaghetti w szklance. Kiedy substancja ma niedobór fluoru, tworzy wiązania poprzeczne z tlenem między łańcuchami i staje się bardziej dwuwymiarowa w strukturze. BF 3 powstaje, gdy końce dwóch liniowych łańcuchów −(BF)O− łączą się ze sobą. Te końce zawierają -O-BF 2 , a kiedy spotykają się dwa, BF 3 można wyeliminować, a łańcuch przedłużyć tlenem.
Występowanie
Oczekuje się, że BFO powstanie w wyniku wybuchu supernowej II w gazie między 1000 a 2000 ° C i pod ciśnieniem około 10-7 barów .
Przygotowanie
Otto Ruff zauważył, że mieszanina BF 3 i SiF 4 przechodząca przez stopiony B 2 O 3 wytworzyła trochę SiO 2 i rozprowadziła B 2 O 3 do zimnych części rury reakcyjnej. Spekulował, że musi istnieć jakiś stabilny termicznie półprodukt, który po ochłodzeniu przekształcił się z powrotem w oryginalne komponenty. później Paul Baumgarten i Werner Bruns stworzyli trimer tlenofluorku boru przepuszczając BF3 nad stałym B2O3 w temperaturze 450°C.
BFO jest związkiem pośrednim w hydrolizie BF 3 razem z BF(OH) 2 , BF 2 OH i kwasem borowym.
- BF3 + H2O → BFO + 2HF;
- BF 2 OH → BFO + HF;
- BF(OH) 2 → BFO + H2O
Innym sposobem wytwarzania BFO jest odparowanie B 2 O 3 z BF 3 .
Gdy BF 3 jest ogrzewany powietrzem, gaz BFO przeważa w zakresie od 2800°C do 4000°C, osiągając maksimum przy 3200°C. Powyżej 4000 ° C BO .
Gorący BF 3 przeszedł przez niektóre tlenki, takie jak SiO 2 , tworząc BFO. Inne tlenki, z których można uzyskać tlenofluorek boru, to tlenek magnezu , dwutlenek tytanu , węglany lub tlenek glinu .
W fazie plazmy HF reaguje z BO 2 H
+ 2 , B 2 OH + , B 3 O
+ 4 , B 2 O
+ 4 , B 2 O
+ 2 , B 2 OH + , tworząc FBO i inne produkty, w tym FBOH i FBO + .
Powiązany
Cząsteczka BOF teoretycznie istnieje, ale uwalnia energię, gdy przestawia się na FBO. Pokrewną cząsteczką jest BOF 2 . Cząsteczki związane z trimerem obejmują B3O3ClF2 , B3O3Cl2F i ( BOCl ) 3 . _
Przewiduje się, że FBO będzie w stanie wstawić atomy gazu szlachetnego między atom fluoru i atom boru, dając FArBO, FKrBO i FXeBO. Przewiduje się, że cząsteczki będą liniowe.
Używa
Tlenofluorek boru można stosować do borowania stali. Dzięki zastosowaniu gazu unika się przywierania ciał stałych do stali. Również ta metoda pozwala kontrolować stężenie boru i tworzy głównie Fe 2 B zamiast bardziej kruchego FeB. Spalanie boru uwalnia dużo energii, dlatego prowadzone są badania nad jego zastosowaniem w materiałach wybuchowych lub paliwie. Aby zmaksymalizować wydajność energetyczną, do reakcji wykorzystuje się zarówno fluor, jak i tlen, w wyniku czego powstają FBO i pokrewne cząsteczki, które mogą znajdować się w spalinach.