Kyselina fluoroboritá - Fluoroboric acid

Kyselina fluoroboritá
Kanonický, kosterní vzorec kyseliny fluoroborité
Jména
Preferovaný název IUPAC
Kyselina tetrafluoroboritá[Citace je zapotřebí ]
Ostatní jména
kyselina tetrafluoroboritá, oxonium tetrafluoroboranuid, oxonium tetrafluoridoborát (1-)
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA100.037.165 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 240-898-3
21702
PletivoFluoroboritá + kyselina
Číslo RTECS
  • ED2685000
UNII
UN číslo1775
Vlastnosti
BF4H
Molární hmotnost87.81 g · mol−1
VzhledBezbarvá kapalina
Bod tání −90 ° C (−130 ° F; 183 K)
Bod varu 130 ° C (266 ° F; 403 K)
Kyselost (strK.A)~ 1,8 (řešení MeCN)[1]
Nebezpečí
Bezpečnostní listExterní bezpečnostní list
Korozívní C
R-věty (zastaralý)R34
S-věty (zastaralý)(S1 / 2), S26, S27, S45
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Související sloučeniny
Související sloučeniny
Fluorovodík

Kyselina triflic

Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Kyselina fluoroboritá nebo kyselina tetrafluoroboritá (archaicky, kyselina fluoboritá) je anorganická sloučenina s chemický vzorec [H+] [BF4−], kde H+ představuje solvatovaný proton. Rozpouštědlem může být jakákoli vhodně Lewisova základní entita. Například ve vodě to může být reprezentováno H
3OBF
4 (oxonium tetrafluoroboritan), i když realističtěji, několik molekul vody solvátuje proton: [H (H2Ó)n+] [BF4−]. Ethyletherový solvát je také komerčně dostupný: [H (Et2Ó)n+] [BF4−], kde n je s největší pravděpodobností 2. Na rozdíl od silných kyselin, jako je H2TAK4 nebo HClO4, čistá nesolvatovaná látka neexistuje (viz níže).

Vyrábí se hlavně jako předzvěst jiných fluoroboritanových solí.[2] Je to silný kyselina. Kyselina fluoroboritá je žíravá a napadá pokožku. Je komerčně dostupný jako roztok ve vodě a dalších rozpouštědla jako diethylether. Je to silná kyselina s a slabě koordinující, neoxidující konjugovaná báze.[1] Je strukturálně podobný kyselina chloristá, ale postrádá rizika spojená s oxidanty.

Struktura a výroba

Čistý HBF4 byl popsán jako „neexistující sloučenina“, protože se očekává, že dostatečně „nahý“ proton oddělí fluorid z tetrafluorborátového iontu fluorovodík a fluorid boritý: [H+] [BF4–] → HF + BF3. (Totéž platí pro superkyseliny, které jsou známy jednoduchými vzorci HPF6 a HSbF6.)[3][4] Řešení BF3 v HF je vysoce kyselý, s přibližnou speciací [H2F+] [BF4–] a Hammettova funkce kyselosti –16,6 při 7 mol% BF3, snadno se kvalifikuje jako superkyselina.[5] Ačkoli HBF bez rozpouštědel4 nebyl izolován, jeho solváty jsou dobře charakterizovány. Tyto soli sestávají z protonovaného rozpouštědla jako kationtu, např. H3Ó+ a H
5Ó+
2a čtyřboká BF−
4 anion. Anion a kationty jsou silně vázány vodíkem.[6]

Podjednotka krystalové struktury H3OBF4 zvýraznění vodíkové vazby mezi kationtem a aniontem

Vodné roztoky HBF4 jsou vyráběny rozpuštěním kyselina boritá ve vodném kyselina fluorovodíková.[7][8] Tři ekvivalenty HF reagují za vzniku meziproduktu fluoridu boritého a čtvrtý poskytuje kyselinu fluoroboritou:

B (OH)3 + 4 HF → H3Ó+ + BF−
4 + 2 H2Ó

Bezvodé roztoky lze připravit zpracováním vodné kyseliny fluorovodíkové s anhydrid kyseliny octové.[9]

Kyselost

Kyselost kyseliny fluoroborité komplikuje skutečnost, že název odkazuje na několik různých druhů H (OEt2)+BF−
4, H3Ó+BF−
4a HF.BF3 - každý s jinou kyselostí. Vodný pKA je citován jako −0,44.[2] Titrace NBu+
4BF−
4 v roztoku acetonitrilu naznačuje, že HBF4tj. HF.BF3, má pKA 1,6 v tomto rozpouštědle. Jeho kyselost je tedy srovnatelná s kyselostí kyselina fluorsulfonová.[1]

Aplikace

Kyselina fluoroboritá je hlavním prekurzorem fluoroboritan soli, které se obvykle připravují zpracováním oxidů kovů s kyselinou fluorovodíkovou. Anorganické soli jsou meziprodukty při výrobě nehořlavých materiálů a zasklení frity a při elektrolytické výrobě bór. HBF4 se také používá při leptání hliníku a moření kyselinami.

Organická chemie

HBF4 se používá jako katalyzátor pro alkylace a polymerace. Při reakcích na ochranu uhlohydrátů je etherická kyselina fluoroboritá účinným a nákladově efektivním katalyzátorem pro transacetalační a isopropylidenační reakce. Acetonitril řešení se štěpí acetály a nějaký ethery. Mnoho reaktivních kationtů bylo získáno použitím kyseliny fluorovodíkové, např. tetrafluoroboritan tropný (C
7H+
7BF−
4), trifenylmethyl tetrafluorborát (Ph
3C+
BF−
4), triethyloxonium tetrafluoroborát (Et
3Ó+
BF−
4), a benzendiazonium tetrafluoroborát (PHN+
2BF−
4).

Galvanické pokovování

Řešení HBF4 se používají při galvanizaci cínu a slitin cínu. V této aplikaci kyselina methansulfonová nahrazuje používání HBF4.[10]

Bezpečnost

HBF4 je toxický a napadá kůži a oči. Napadá sklo.[2] Hydrolyzuje, uvolňuje korozivní, těkavé fluorovodík.[10]

Jiné kyseliny fluoroborité

Ve vodných roztocích je známá řada fluoroboritých kyselin. Série může být představena následovně:[11]

  • H [B (OH)4]
  • H [BF (OH)3]
  • H [BF2(ACH)2]
  • H [BF3(ACH)]
  • H [BF4]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Kütt, A. a kol., „Equilibrium Acidities of Superacids“, J. Org. Chem. 2010, svazek 76, s. 391-395. doi:10.1021 / jo101409p
  2. ^ A b C Gregory K. Friestad, Bruce P. Branchaud Encyklopedie reagentů pro organickou syntézu „kyselina tetrafluoroboritá“ E-Eros. doi:10.1002 / 047084289X.rt035
  3. ^ Juhasz, Mark; Hoffmann, Stephan; Stoyanov, Evgenii; Kim, Kee-Chan; Reed, Christopher A. (10.10.2004). "Nejsilnější izolovatelná kyselina". Angewandte Chemie International Edition. 43 (40): 5352–5355. doi:10.1002 / anie.200460005. ISSN  1433-7851. PMID  15468064.
  4. ^ Reed, Christopher A. (2005). „Karboranové kyseliny. Nové„ silné, ale šetrné “kyseliny pro organickou a anorganickou chemii“ (PDF). Chem. Commun. 0 (13): 1669–1677. doi:10.1039 / B415425H. ISSN  1359-7345. PMID  15791295.
  5. ^ Olah, George A .; Surya Prakash, G. K .; Sommer, Jean; Molnar, Arpad (03.02.2009). Superkyselinová chemie. Olah, George A. (George Andrew), 1927-2017, Olah, George A. (George Andrew), 1927-2017. (2. vyd.). Hoboken, N.J. ISBN  9780471596684. OCLC  191809598.
  6. ^ Mootz, D .; Steffen, M. "Krystalové struktury kyselých hydrátů a oxoniových solí. XX. Oxonium tetrafluoroboritany H3OBF4, [H5Ó2] BF4a [H (CH3ACH)2] BF4", Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie 1981, sv. 482, s. 193-200. doi:10.1002 / zaac.19814821124
  7. ^ Brotherton, R. J .; Weber, C. J .; Guibert, C. R .; Little, J. L. „Boron Compounds“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a04_309.
  8. ^ Flood, D. T. (1933). "Fluorbenzen" (PDF). Organické syntézy. 13: 46.; Kolektivní objem, 2, str. 295
  9. ^ Wudl, F .; Kaplan, M. L., „2,2′-Bi-L, 3-dithiolyliden (tetrathiafulvalen, TTF) a jeho radikální kationtové soli“ Inorg. Synth. 1979, roč. 19, 27. doi:10.1002 / 9780470132500.ch7
  10. ^ A b Balaji, R .; Pushpavanam, Malathy (2003). "Kyselina methansulfonová v odvětví galvanického pokovování souvisejících s dokončováním kovů". Transakce Imf. 81 (5): 154–158. doi:10.1080/00202967.2003.11871526. S2CID  91584456.
  11. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.

Další čtení

  • Albert, R .; Dax, K .; Pleschko, R .; Stütz, A. E. (1985). „Kyselina tetrafluoroboritá, účinný katalyzátor při reakcích na ochranu a odstranění ochranných skupin ze sacharidů“. Výzkum sacharidů. 137: 282–290. doi:10.1016/0008-6215(85)85171-5.
  • Bandgar, B. P .; Patil, A. V .; Chavan, O. S. (2006). „Kyselina fluorovodíková na bázi křemíku jako nový, účinný a opakovaně použitelný katalyzátor pro syntézu 1,5-benzodiazepinů za podmínek bez obsahu rozpouštědel“. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 256 (1–2): 99–105. doi:10.1016 / j.molcata.2006.04.024.
  • Heintz, R. A .; Smith, J. A .; Szalay, P. S .; Weisgerber, A .; Dunbar, K. R. (2002). Homoleptické přechodové kovové acetonitrilové kationty s tetrafluoroborátovými nebo trifluormethansulfonátovými anionty. Anorganické syntézy. 33. str. 75–83. doi:10.1002/0471224502. ISBN  9780471208259.
  • Housecroft, C. E .; Sharpe, A. G. (2004). Anorganická chemie (2. vyd.). Prentice Hall. str. 307. ISBN  978-0-13-039913-7.
  • Meller, A. (1988). "Bor". Gmelin Handbook of Anorganic Chemistry. 3. New York: Springer-Verlag. 301–310.
  • Perry, D.L .; Phillips, S.L. (1995). Příručka anorganických sloučenin (1. vyd.). Boca Raton: CRC Press. str. 1203. ISBN  9780849386718.
  • Wamser, C. A. (1948). "Hydrolýza kyseliny fluorovodíkové ve vodném roztoku". Journal of the American Chemical Society. 70 (3): 1209–1215. doi:10.1021 / ja01183a101.
  • Wilke-Dörfurt, E .; Balz, G. (1927). „Zur Kenntnis der Borfluorwasserstoffsäure und ihrer Salze“. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 159 (1): 197–225. doi:10.1002 / zaac.19271590118.

externí odkazy