Tricloruro di boro
| Tricloruro di boro | |
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| Nomi alternativi | |
| cloruro di boro(III) | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | BCl3 |
| Massa molecolare (u) | 117,17 |
| Aspetto | gas incolore, fumante all'aria |
| Numero CAS | [] |
| Numero EINECS | |
| PubChem | |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (kg·m−3, in c.s.) | 5,252 |
| Solubilità in acqua | si decompone |
| Temperatura di fusione | –107,2 °C (166,0 K) |
| Temperatura di ebollizione | 12,6 °C (285,8 K) |
| Tensione di vapore (Pa) a 293 K | 160 000 |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | –404 |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | –389 |
| S0m(J·K−1mol−1) | 290 |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 62,8 |
| Proprietà tossicologiche | |
| LD50 (mg/kg) | 2541 ratto |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
   |
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| Frasi H | 280, 300, 314, 330 |
| Consigli P | 260, 280, 304+340, 303+361+353, 305+351+338, 315, 403, 405 |
Il tricloruro di boro o cloruro di boro(III) è il composto inorganico di formula BCl3. In condizioni normali è un gas incolore che fuma a contatto con l'aria umida, e reagisce rapidamente a contatto con l'acqua. In questo composto il boro è nello stato di ossidazione +3. Viene usato principalmente per la preparazione di fibre di boro da inserire in materiali compositi.
Indice |
Struttura[modifica]
BCl3 è un composto molecolare, gassoso in condizioni normali. Come gli altri alogenuri del boro, anche per BCl3 la molecola è planare. Gli angoli Cl–B–Cl sono di 120° e la simmetria è D3h. Le distanze B–Cl sono di 175 pm, significativamente minori di quelle previste per un semplice legame σ; questo suggerisce che sia presente una interazione π tra gli orbitali p perpendicolari al piano molecolare. L'effettiva entità di questa interazione è dibattuta.[1]
BCl3 normalmente non forma dimeri; la possibile formazione di dimeri è stata osservata solo a temperature molto basse (20 K). Questo comportamento contrasta con quello di altri trialogenuri del gruppo 13, come AlCl3 e GaCl3 che formano dimeri.[1]
Sintesi[modifica]
BCl3 si può ottenere a partire da ossido di boro, acido borico o altri comporti di boro effettuando una clorurazione ad alta temperatura tramite cloro, acido cloridrico, fosgene o altri agenti cloruranti.[2] Industrialmente si ottiene per clorurazione diretta di ossido di boro con cloro in presenza di carbone; la sintesi è analoga al processo Kroll che converte il diossido di titanio in tetracloruro di titanio:[1]
- B2O3 + 3C + 3Cl2 → 2BCl3 + 3CO
In laboratorio si può ottenere facendo reagire trifluoruro di boro e cloruro di alluminio:[1]
- BF3 + AlCl3 → BCl3 + AlF3
Reattività[modifica]
BCl3 è un composto molto reattivo, forte acido di Lewis. Con l'acqua reagisce violentemente formando acido cloridrico e acido borico:
- BCl3 + 3H2O → B(OH)3 + 3HCl
Per riscaldamento BCl3 si decompone formando cloro e cloruro di idrogeno.
BCl3 forma addotti con ammine terziarie, fosfine, eteri, tioeteri e ioni alogenuri.[3] Un esempio è BCl3·S(CH3)2 (CAS# 5523-19-3), spesso impiegato come fonte di BCl3 facile da maneggiare, dato che è un solido (p.f. 88–90 °C) che rilascia BCl3:
- (CH3)2S · BCl3 ⇌ (CH3)2S + BCl3
L'addotto con lo ione cloruro è [BCl4]–, specie meno stabile dell'analogo [BF4]–, e che si può ottenere solo in presenza di controioni molto grandi, tipo [nBu4N]+.[1]
La reazione a temperatura elevata tra BCl3 e magnesio o idrogeno è usata per ottenere varie forme di boro elementare:[1]
- 2BCl3 + 3Mg → 2B + 3MgCl2
- 2BCl3 + 3H2 → 2B + 6HCl
Facendo passare una scarica elettrica attraverso BCl3 a pressione ridotta si formano tetracloruro di diboro, Cl2B-BCl2, e tetracloruro di tetraboro, B4Cl4.[4]
Per reazione tra BCl3 e stannani si ottengono cloruri di boro con sostituenti alchilici o arilici:
- 2BCl3 + R4Sn → 2RBCl2 + R2SnCl2
Usi[modifica]
La maggior parte del BCl3 è usato per preparare fibre di boro da utilizzare in materiali compositi per l'industria aeronautica e spaziale, e per attrezzature sportive. Si usa anche nella raffinazione di leghe di alluminio, magnesio, zinco e rame per rimuovere nitruri, carburi e ossidi. È stato usato come flussante per saldare leghe di alluminio, ferro, zinco, tungsteno e monel. Come catalizzatore, in genere per reazioni di Friedel-Crafts, è utilizzato in varie reazioni organiche, ad esempio per la polimerizzazione di olefine e fosfazeni. Viene usato inoltre come precursore per la sintesi di altri composti di boro, e per l'incisione al plasma (plasma etching) nella fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore.[2][5]
Indicazioni di sicurezza[modifica]
BCl3 è disponibile in commercio. Il gas idrolizza rapidamente all'aria umida formando acido cloridrico e acido borico, ed è corrosivo per la pelle, gli occhi e tutte le mucose. Per inalazione danneggia i polmoni. Non ci sono dati che indichino proprietà cancerogene.[6]
Note[modifica]
- ^ a b c d e f Greenwood e Earnshaw 1997
- ^ a b Patnaik 2003
- ^ Gerrard e Lappert 1958
- ^ Wartik et al. 1967
- ^ Brotherton et al. 2002
- ^ IFA GESTIS. Pagina del tricloruro di boro sul database IFA GESTIS. URL consultato in data 7 maggio 2012.
Bibliografia[modifica]
- R. J. Brotherton, C. J. Weber, C. R. Guibert e J. L. Little, Boron compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (in inglese), Wiley-VCH, 2002. DOI:10.1002/14356007.a04_309.
- W. Gerrard e M. F. Lappert (1958). Reactions Of Boron Trichloride With Organic Compounds. Chem. Rev. 58 (6): 1081–1111. DOI:10.1021/cr50024a003. URL consultato in data 8 maggio 2012.
- N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2a ed. (in inglese), Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997. ISBN 0-7506-3365-4
- P. Patnaik, Handbook of inorganic chemicals, New York, McGraw-Hill, 2003. ISBN 0-07-049439-8
- T. Wartik, R. Rosenberg, W. B. Fox, T. D. Coyle e J. J. Ritter (1967). Diboron Tetrachloride. Inorg. Synth. 10: 118–125. DOI:10.1002/9780470132418.ch18. URL consultato in data 8 maggio 2012.
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