Трихлори́д бо́ра ( хлорид бора(+3), хлорид бора(III), трёххлористый бор , хим. формула — BCl ₃ ) — 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 BCl ₃ представляет собой ядовитый , тяжёлый бесцветный газ, вследствие взаимодействия с парами воды дымящийся во влажном воздухе.

При нормальных условиях — это жидкость, давление пара которой описывается уравнением:

${\displaystyle p_{\mathsf {(mmHg)}}=2115~T^{-1}-7.04\lg T+27.56}$

В твёрдом состоянии трихлорид бора образует кристаллы гексагональной сингонии , пространственная группа P6 ₃ , a =0,6140 нм, c = 0,6603 нм, Z = 9.

Молекула трихлорида бора представляет собой правильный треугольник (как и другие тригалогениды бора) с длиной связи B—Cl 0,175 нм. Вследствие тригональной симметрии молекула имеет нулевой дипольный момент.

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

Получение

Трихлорид бора можно синтезировать из элементов:

${\displaystyle {\mathsf {2B+3Cl_{2}\xrightarrow {>400^{o}C} 2BCl_{3}\uparrow }}}$

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 :

${\displaystyle {\mathsf {B_{2}O_{3}+3C+3Cl_{2}\xrightarrow {1000^{o}C} 2BCl_{3}\uparrow +3CO\uparrow }}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {B_{4}C+6Cl_{2}\xrightarrow {1000^{o}C} 4BCl_{3}\uparrow +C}}}$

Трихлорид алюминия и трифторид бора могут обмениваться галогенами:

${\displaystyle {\mathsf {AlCl_{3}+BF_{3}\xrightarrow {~T~} BCl_{3}\uparrow +AlF_{3}}}}$

В лабораторной практике трихлорид бора получают разложением его аддуктов, например, BCl ₃ S(СН ₃ ) ₂ , которые удобны в работе, так как являются твёрдыми веществами:

${\displaystyle {\mathsf {(CH_{3})_{2}SBCl_{3}\rightleftarrows (CH_{3})_{2}S+BCl_{3}\uparrow }}}$

Химические свойства

Полностью гидролизуется водой с выделением большого количества тепла:

${\displaystyle {\mathsf {BCl_{3}+3H_{2}O\rightarrow B(OH)_{3}\downarrow +3HCl}}}$

Реагирует с разбавленными и концентрированными щелочами:

${\displaystyle {\mathsf {4BCl_{3}+14NaOH\rightarrow Na_{2}B_{4}O_{7}+12NaCl+7H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BCl_{3}+4NaOH\rightarrow Na[B(OH)_{4}]+3NaCl}}}$

Восстанавливается водородом до бора или борана :

${\displaystyle {\mathsf {2BCl_{3}+3H_{2}{\xrightarrow {800-1200^{o}C}}2B+6HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2BCl_{3}+6H_{2}{\xrightarrow {450^{o}C,Cu,Al}}B_{2}H_{6}+6HCl}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {4BCl_{3}+3O_{2}{\xrightarrow {}}2B_{2}O_{3}+6Cl_{2}}}}$

Фтор вытесняет хлор из соединения:

${\displaystyle {\mathsf {2BCl_{3}+3F_{2}{\xrightarrow {}}2BF_{3}+3Cl_{2}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {BCl_{3}+PH_{3}\rightleftarrows BCl_{3}\cdot PH_{3}}}}$

Реагирует с оловоорганическими соединениями:

${\displaystyle {\mathsf {2BCl_{3}+R_{4}Sn\longrightarrow 2RBCl_{2}+R_{2}SnCl_{2}}}}$

При пропускании через трихлорид бора электрической искры получаются низшие хлориды бора B ₂ Cl ₆ , B ₄ Cl ₄ , B ₈ Cl ₈ :

${\displaystyle {\mathsf {2BCl_{3}{\xrightarrow {}}B_{2}Cl_{4}+Cl_{2}}}}$

Реагирует со спиртами с образованием эфиров-боратов:

${\displaystyle {\mathsf {BCl_{3}+R{\text{-}}OH{\xrightarrow {}}B(OR)_{3}+3HCl}}}$

При нагревании реагирует с борным ангидридом с образованием оксихлорида бора:

${\displaystyle {\mathsf {BCl_{3}+B_{2}O_{3}{\xrightarrow {200^{o}C}}3BOCl}}}$

Металлы могут восстанавливать трихлорид бора до бора или образовывать бориды:

${\displaystyle {\mathsf {BCl_{3}+3Na{\xrightarrow {150^{o}C}}B+3NaCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2BCl_{3}+6Mg{\xrightarrow {}}Mg_{3}B_{2}+3MgCl_{2}}}}$

Применение

• Треххлористый 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 электрических сопротивлений для приклеивания углеродной плёнки к керамической основе.
• Используется в плазменном травлении в производстве микроэлектроники
• Используется как реагент в органическом синтезе .

Токсичность

Трихлорид бора — едкое, весьма токсичное вещество , обладающее удушающим действием . ПДК в рабочей зоне — 1 мг/м³, 0,3 мг/л•1 мин.

См. также

• Трёхфтористый бор

Примечания

Литература

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