Interested Article - Фторид брома(III)

Фтори́д бро́ма(III) ( трифтори́д бро́ма , трёхфто́ристый бром ) BrF ₃ — соединение брома с фтором , представляющее собой при комнатной температуре подвижную бесцветную жидкость, иногда окрашенную желтовато-серым или соломенным цветом (за счёт разложения вещества с образованием бурого брома), дымящую на воздухе. Обладает сильным раздражающим запахом. В больших концентрациях ядовит .

Строение

Гибридизация атома брома в молекуле sp³d , а строение молекулы полностью аналогичное строению молекулы трифторида хлора , то есть Т-образное, с одной длинной связью и двумя более короткими.

Для трифторида брома также изучена кристаллическая решётка. Кристаллическая ячейча — орторомбическая. Параметры ячейки:

Параметр	Значение
a	534 пм
b	735 пм
c	661 пм

Предположительно, в узлах кристаллической решётки находятся ионы [BrF ₂ ] ⁺ и [BrF ₄ ] ⁻ .

Физико-химические свойства

Дипольный момент молекулы составляет 1.19 Дебая .

Термодинамические величины

Свойство	Значение
Стандартная энтальпия образования (в жидкой фазе)	−300,8 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования (в газовой фазе)	−255,6 кДж/моль
(в жидкой фазе)	178,2 Дж/(моль·К)
Энтропия образования (в газовой фазе)	292,5 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в жидкой фазе)	124,6 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в газовой фазе)	66,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия плавления	12,03 кДж/моль
Энтальпия кипения	42,68 кДж/моль

Растворимость

Растворитель	Значение
Жидкий бром	Не смешивается
Вода	Реагирует
Серная кислота	Растворим
Фтороводород	Неограничено смешиваются (при температуре выше 292К).

Хорошо растворяет фториды некоторых металлов, например NaF , KF , AgF , SnF ₂ , BaF ₂ , .

Химические свойства

Воспламеняет многие органические соединения (в частности, бумагу и древесину).
В жидком состоянии подвергается автоионизации по следующей схеме:

{\mathsf {BrF_{3}\rightleftarrows BrF_{2}^{+}+BrF_{4}^{-}}}

Многие фториды металлов при растворении образуют двойные соединения, которые в большинстве своём устойчивы к нагреванию, и теряют BrF ₃ лишь при температурах выше 200 °C. Например при растворении в трифториде брома фторида калия выделяется следующее соединение:

{\mathsf {KF+BrF_{3}\rightarrow KBrF_{4}}}

Получение

Трифторид брома можно получить из простых веществ при комнатной температуре (20 °C)

{\mathsf {Br_{2}+3F_{2}\rightarrow 2BrF_{3}}}

Также, трифторид брома является продуктом диспропорционирования монофторида брома. При этом также образуется свободный бром:

{\mathsf {3BrF\rightarrow BrF_{3}+Br_{2}}}

Применение

BrF ₃ нашел достаточно большой спектр различных вариантов применения. Вот некоторые из них:

Трифторид брома — очень хороший фторирующий агент. Он используется во всевозможных органических синтезах. Например, в реакции с сукциннитрилом (NCCH ₂ CH ₂ CN) образуется 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан, который сложно получить, если использовать другие фторирующие агенты.
На основе системы литий /трифторид брома разрабатывается достаточно перспективный источник тока.
Также трифторид можно использовать для травления кристаллов кремния в газовой фазе, что может успешно применяться для производства различных полупроводниковых приборов.
Успешно применяется в ядерной промышленности для получения и разделения фторидов урана , а также является перспективным для переработки ядерного топлива:

{\mathsf {2U+5BrF_{3}\rightarrow 2UF_{6}+3BrF+Br_{2}}}

Применяется в нефтегазодобывающей промышленности — рабочее вещество в химических резаках для аварийной обрезки и извлечения буровой колонны из скважин.

Для некоторых синтезов, трифторид брома выступает одновременно в роли растворителя , фторирующего агента и окислителя. Например, реакция с трихлоридами металлов, в которой образуются соли фторпроизводных кислот:

{\mathsf {MeCl_{3}+3KHF_{2}\rightarrow K_{3}MeF_{6}\downarrow +3HCl}}

Опасности

Трифторид брома является достаточно опасным веществом. Среди опасностей связанных с применением этого вещества можно выделить следующие: :

Вероятность взрыва от удара, трения или искры.
Токсичен для вдыхания и попадания внутрь организма.
Оставляет серьёзные плохозаживающие ожоги при попадании на кожу.

Примечания

(недоступная ссылка)
Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977
Simons JH (1950). «Bromine (III) Fluoride — Bromine Trifluoride». Inorganic Synthesis 3: 184—186
(недоступная ссылка)
Патент США № 5188913
Патент США № 6436229
. Дата обращения: 4 сентября 2008. 28 апреля 2008 года.